BR112015020429B1

BR112015020429B1 - Bomba de diafragma

Info

Publication number: BR112015020429B1
Application number: BR112015020429-5A
Authority: BR
Inventors: David Luiz Santa
Original assignee: Joe Santa & Associates Pty Limited
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2022-07-05
Also published as: US20160025087A1; CA2900273A1; CA2900273C; CN105247212B; AU2014268109A1; US10125757B2; AU2014268109B2; BR112015020429A2; CN105247212A; WO2014183149A1; NZ630340A

Abstract

VÁLVULA PARA BOMBA DE DIAFRAGMA. A presente invenção refere-se a uma bomba de diafragma (10) que inclui um corpo (11) que fornece um par de câmaras da bomba opostas (12) e (13). Uma montagem de pistão (14), que é montada no corpo (11), fornece um par de pistões (15) unidos por uma haste de pistão transversal (16) de modo que os pistões (15) sejam levados a reciprocar ao mesmo tempo de modo linear na direção (17) ao longo do eixo geométrico (18). Cada pistão (15) inclui um diafragma (22) que fornece uma primeira subcâmara (23) e uma segunda subcâmara (24). Um fluido de trabalho (líquido ou gás) sob pressão é entregue alternadamente às subcâmaras (23) para levar a montagem de pistão (14) a reciprocar. Uma válvula (25) é operada para coordenar a entrega do fluido sob pressão ou alternadamente às primeiras subcâmaras (23).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a válvulas e mais particularmente, mas não exclusivamente, a válvulas para bombas de diafragma que são operadas por um fluido de trabalho sob pressão, tal como ar.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Bombas de diafragma incluem uma câmara da bomba que é dividida por um pistão ou diafragma, de modo a fornecer uma primeira subcâmara que recebe um fluido de trabalho (líquido ou gás) sob pressão, e uma segunda subcâmara que recebe o fluido sob bombeamento. Um fluido de trabalho sob pressão é entregue à primeira subcâmara para levar à reciprocação do pistão e do diafragma para variar o volume da segunda subcâmara e, desse modo, bombear um fluido através do mesmo. Essas bombas de diafragma têm uma entrada e uma saída que estão em comunicação com a segunda subcâmara através de válvulas unidirecionais de modo que o fluido sob bombeamento passe em uma direção predeterminada através da bomba. Um primeiro tubo de distribuição se une à entrada com a segunda subcâmara enquanto um segundo tubo de distribuição se une à segunda subcâmara está com a saída.

[0003] Uma bomba de diafragma que é operada por ar sob pressão é descrita no Pedido de Patente Internacional PCT/AU2009000199 (WO 2009/137862 A1). A bomba inclui uma válvula que fornece e coordena a entrega e a exaustão do ar em relação à primeira subcâmara. O ar de exaustão passa através da válvula e é entregue ao silenciador.

[0004] A eficiência da bomba descrita acima é diminuída devido à resistência do ar a jusante da válvula.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[0005] O objetivo da presente invenção é superar ou atenuar substancialmente pelo menos uma das desvantagens acima.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] É revelada, no presente documento, uma bomba que compreende: um corpo da bomba que fornece uma câmara da bomba; um pistão montado de maneira móvel no corpo para reciprocação em relação ao corpo; um diafragma que conecta de maneira vedante o pistão ao corpo de modo a dividir a dita câmara em uma primeira subcâmara e uma segunda subcâmara: primeiro conduto, em que o dito primeiro conduto está em comunicação com a dita primeira subcâmara para fornecer o fluxo de um fluido bombeado à dita primeira subcâmara; segundo conduto, em que o dito segundo conduto está em comunicação com a dita segunda subcâmara para fornecer o fluxo de um fluido de trabalho à dita segunda câmara para levar à reciprocação do dito pistão; uma válvula para fornecer a entrega e a exaustão do fluido de trabalho em relação à segunda subcâmara, em que a válvula inclui: um corpo da válvula que tem um conduto de entrega, um conduto de exaustão e um segundo duto de exaustão; e um elemento da válvula móvel montado no corpo e móvel em relação ao mesmo para fornecer a conexão temporizada do duto de entrega com a segunda subcâmara, para entregar fluido de trabalho à mesma, e a conexão temporizada do primeiro e do segundo dutos de exaustão com a segunda subcâmara, para conduzir o fluido de trabalho da segunda subcâmara.

[0007] De preferência, a bomba inclui um silenciador através do qual o fluido de trabalho passa e ao qual o conduto de exaustão é conectado de modo a entregar o fluido de trabalho ao silenciador.

[0008] De preferência, o segundo duto de exaustão se estende ao exterior do corpo da válvula, na qual o fluido de trabalho é exaurido diretamente na atmosfera.

[0009] De preferência, a válvula é uma válvula de carretel, em que o elemento da válvula móvel é um carretel, com o carretel movido axialmente entre uma primeira posição, que conecta a segunda subcâmara a um suprimento do fluido de trabalho sob pressão, e uma segunda posição que conecta a segunda subcâmara com o primeiro e o segundo dutos de exaustão.

[00010] De preferência, a câmara da bomba é uma primeira câmara, em que o corpo tem uma segunda câmara da bomba, o pistão é um primeiro pistão, em que a bomba inclui um segundo pistão, em que o segundo pistão também é montado no corpo para reciprocação em relação ao mesmo, em uma direção oposta ao primeiro pistão, o diafragma é um primeiro diafragma e a bomba inclui um segundo diafragma que conecta de maneira vedante o segundo pistão ao corpo, de modo a dividir a segunda câmara em uma terceira subcâmara e uma quarta subcâmara; e em que a bomba inclui adicionalmente:um quarto conduto, em que o quarto conduto está em comunicação com a terceira subcâmara para fornecer o fluxo de fluido de bomba para e a partir da terceira subcâmara, um quinto conduto, em que o quinto conduto está em comunicação com a quarta subcâmara, para fornecer o fluxo do fluido de trabalho para e a partir da quarta subcâmara para levar a reciprocação do segundo pistão, com a válvula que fornece à entrega e exaustão do fluido de trabalho em relação à quarta subcâmara, pela conexão temporizada do duto de entrega à quarta subcâmara e uma conexão do primeiro e do segundo dutos de exaustão com a quarta subcâmara.

[00011] De preferência, o fluido de trabalho é ar.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00012] Uma forma preferida da presente invenção será agora descrita, a título de um exemplo apenas, com referência aos desenhos em anexo, em que: A Figura 1 é uma elevação lateral seccionada esquemática de uma bomba de diafragma; A Figura 2 é uma elevação seccionada adicionalmente seccionada da bomba da Figura 1; A Figura 3 é uma vista plana esquemática de uma válvula empregada em uma bomba da Figura 1; A Figura 4 é uma elevação lateral seccionada esquemática da válvula da Figura 3; A Figura 5 é uma elevação de extremidade seccionada esquemática da válvula da Figura 3; A Figura 6 é uma vista plana esquemática de um diafragma empregado em uma bomba da Figura 1; A Figura 7 é uma elevação lateral seccionada esquemática do diafragma da Figura 6; A Figura 8 é uma elevação seccionada ampliada esquemática da porção do diafragma, como mostrado na Figura 7; A Figura 9 é uma elevação seccionada ampliada esquemática da porção do diafragma, como mostrado na Figura 7; A Figura 10 é uma vista plana esquemática da bomba das Figuras 1 a 8; A Figura 11 é uma elevação lateral esquemática da bomba que tem uma montagem, como mostrada na Figura 10; A Figura 12 é uma vista plana esquemática de um alojamento de válvula empregado na bomba, como mostrado nas Figuras 10 e 11; A Figura 13 é uma elevação de extremidade esquemática do corpo da válvula da Figura 12; e A Figura 14 é um carretel esquemático empregado no corpo da válvula das Figuras 12 e 13.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[00013] Nos desenhos em anexo, há a bomba de diafragma 10 esquematicamente representado. A bomba 10 inclui o corpo da bomba 11 que fornece um par de câmaras da bomba opostas 12 e 13. Uma montagem de pistão 14, que é montada no corpo 11, fornece um par de pistões 15 unidos por uma haste de pistão transversal 16 de modo que os pistões 15 sejam levados a reciprocar em união de modo linear na direção 17 ao longo do eixo geométrico 18. A haste de pistão 16 e os pistões 15 têm como seu eixo geométrico longitudinal o eixo geométrico longitudinal 18. O corpo 11 inclui uma base 20 que fornece um par de porções abauladas 19. Presa a cada porção abaulada 19 há a manga 21, com as porções abauladas 19 e mangas associadas 19 que cooperam para fornecer as câmaras 12 e 13.

[00014] A haste de pistão 16 é montada de modo deslizável nas porções abauladas 19.

[00015] Fixado a cada pistão 15 há o diafragma 22 que junto com o pistão associado 15 divide a respectiva câmara 12 ou 13 na primeira subcâmara 23 e na segunda subcâmara 24. Um fluido de trabalho (líquido ou gás) sob pressão é entregue alternativamente às subcâmaras 23 para levar à reciprocação da montagem de pistão 14. Consequentemente, a bomba 10 pode ser hidráulica ou pneumaticamente acionada.

[00016] A válvula de controle 25 é representada esquematicamente e o conduto associado que entrega o fluido de trabalho às subcâmaras 23 e fornece para a drenagem do fluido de trabalho dessas, já que as câmaras 23 variam em volume.

[00017] A bomba 10 tem a entrada 26 a qual um fluido sob bombeamento é entregue, e a saída 27 a qual o fluido sob bombeamento é entregue sob pressão pela bomba 10. A entrada 26 se comunica com ambas as subcâmaras 24 enquanto a saída 27 também se comunica com ambas as subcâmaras 24. Mais particularmente, a entrada 26 se une à subcâmara 24 pelo tubo de distribuição 28, enquanto cada saída 27 se une à subcâmara 24 pelo tubo de distribuição 29.

[00018] Para assegurar que o fluido sob bombeamento passe em uma direção predeterminada através da bomba 10, são fornecidas válvulas unidirecionais 30.

[00019] Uma das válvulas unidirecionais 30 é mais bem vista nas Figuras 3 a 5. Cada válvula unidirecional 30 é formada integralmente de material de plásticos resilientes e fornece para o controle do fluido sob bombeamento através da válvula 10 enquanto também conecta de maneira vedante o tubo de distribuição associado 28/29 ao corpo 11. Cada válvula 30 inclui a base alongada 31 que tem o eixo geométrico longitudinal 32. A base 31 tem um par de porções laterais que se estendem longitudinalmente 33 que são substancialmente coextensivas e são espaçadas transversalmente em relação ao eixo geométrico 32. Na união das porções laterais 33 há as porções de extremidade 34 que são espaçadas longitudinalmente em relação ao eixo geométrico 32 e se estendem geralmente transversal ao eixo geométrico 32. Cada porção de extremidade 34 é de modo geral arqueada em configuração.

[00020] A base 31 fornece uma vedação entre o tubo de distribuição associado 28 e a manga 21.

[00021] Cada válvula 30 inclui adicionalmente o membro de válvula móvel 35 que é levada a se mover em relação ao encaixe de válvula associada 36 que fornece a abertura de válvula 37. Em particular, cada membro 35 é levado a se mover entre uma posição aberta que fornece para fluxo através da abertura de válvula associada 37, e uma posição fechada que impede o fluxo através da abertura de válvula 37 na direção reversa.

[00022] Cada membro de válvula 35 é, de modo geral, circular em configuração e tem uma superfície convexa anular 38 que engata o encaixe de válvula associada 36. De modo genericamente central do membro de válvula 35 e circundada pela superfície 38 há uma depressão 57. Quando o membro de válvula 35 está em uma posição aberta, a depressão 57 auxilia no fornecimento de uma fresta maior para o fluxo de fluido. Cada membro 35 é fixado à porção de extremidade adjacente 34 por uma ponte 39. Pela deformação resiliente da ponte 39, o membro 35 tem a capacidade para se mover em relação ao encaixe de válvula associada 36. Cada ponte 39 inclui um par de porções de ponte alongada espaçadas transversalmente 40 que se estendem, de modo geral, paralelas ao eixo geométrico 32 e fornecem para o movimento angular do membro da válvula 25 em torno de um eixo geométrico transversal 41.

[00023] De preferência, a base 31 na seção transversal é arqueada, e mais particularmente é de uma configuração "C". Consequentemente, a base 33 fornece a superfície convexa 42 e a superfície convexa 43.

[00024] Conforme se pode observar melhor na Figura 3, a base 33 é um laço fechado que cerca uma fresta 44 em que o membro 35 é localizado.

[00025] O diafragma 22 é ilustrado nas Figuras 6, 7, 8 e 9.

[00026] O diafragma 22 inclui a base central 45, que é de uma configuração anular, de modo a fornecer a fresta central 46. A base 45 tem uma pluralidade de nervuras 47 que auxiliam em assegurar e vedar o diafragma 22 ao pistão associado 15. Em particular, a base 45 se estende angular e radialmente em torno do eixo geométrico 18 e é, de modo geral, planar. A base 45 é de uma configuração anular, de modo que seu eixo geométrico longitudinal também seja o eixo geométrico 18.

[00027] O diafragma 22 tem uma porção periférica 48 fixada ao corpo 20. Uma porção de diafragma 49 se estende entre a base 45 e a periferia 48. A porção de diafragma 49 também é anular e tem primeiros segmentos 50 que se estendem angular e radialmente e segundos segmentos 51 que se estendem angular e radialmente. Os segmentos 51 são mais deslocados da base 45 na direção do eixo geométrico 18 que os segmentos 50.

[00028] Os segmentos 50 têm maior largura 52 que a largura correspondente 53 dos segmentos 51. Os segmentos 50 e 51 são unidos por porções de articulação 54 que separam os segmentos 50 e 51. As porções de articulação 54 fornecem para movimento relativo entre os segmentos 50 e 51 por deformação resiliente das porções de articulação 54. Esse movimento relativo é fornecido por deformação resiliente da porção de diafragma 49 adjacente às linhas de articulação 54.

[00029] Como melhor visto na Figura 6, os segmentos 51 também se estendem angularmente em torno do eixo geométrico 18.

[00030] Cada diafragma 22 é formado integralmente a partir do material de plásticos resilientes.

[00031] De preferência, cada válvula 30 e cada diafragma 22 é moldado a partir de material de plásticos resilientes.

[00032] Na operação da bomba 10 descrita acima, um fluido de trabalho sob pressão é entregue alternativamente às primeiras subcâmaras 23 pela operação de uma válvula 25. Isso leva à reciprocação da montagem de pistão 14 e, desse modo, se varia o volume das subcâmaras 23 assim como o volume das subcâmaras 24. Um fluido sob bombeamento é entregue à entrada 26, pela qual flui até às subcâmaras 24 a partir das válvulas unidirecionais 30. O fluido sob bombeamento é arrastado para cada subcâmara 24 à medida que o volume do mesmo aumenta. À medida que o volume de cada subcâmara 24 diminui, o fluido sob bombeamento é entregue à saída 27 novamente através da válvula unidirecional 30.

[00033] As válvulas unidirecionais 30 são localizadas em uma orientação apropriada para fornecer o fluxo em uma direção de entrada ou uma direção de saída dependente das suas localizações com os propósitos de fornecer o fluido através da bomba 10.

[00034] Cada pistão 15 inclui o flange de montagem 55 e a placa de captura associada 56 presa a esse, de modo que a base 45 do diafragma associado é capturada entre o flange de montagem associado 55 e a placa de captura 56.

[00035] A válvula 25 é entendida de modo mais completo com referência às Figuras 10 a 14.

[00036] A válvula 25 é uma válvula de carretel que inclui o corpo oco 60 que fornece uma passagem 61 que tem um eixo geométrico longitudinal 62. De preferência, o eixo geométrico 62 é, de modo geral, horizontal. Um membro de válvula móvel na forma do carretel 63 é recebido de modo deslizável na passagem 62. O carretel 63 é móvel ao longo do eixo geométrico 62 entre primeiras posições nas quais ar comprimido é entregue à primeira subcâmara 23 para levar os pistões 15 a assumir de modo ineficaz uma ação de bombeamento. O carretel 63 em posições adicionais conectam alternativamente as subcâmaras 23 com a exaustão.

[00037] Os corpos de válvula 60 incluem pelo menos um duto de entrega 64, que é conectado a um suprimento de ar comprimido, e a pelo menos ao conduto de exaustão 65 e ao segundo duto de exaustão 66, que fornecem para a entrega de ar de exaustão a partir das primeiras subcâmaras 23. O duto 65 comunica um silenciador 67, enquanto os dutos 66 se estendem às aberturas de exaustão 68 no corpo da válvula 60 através do qual o ar de exaustão é entregue diretamente à atmosfera, de preferência através de grade de dispersão para espalhar a corrente de exaustão.

[00038] O carretel 63 inclui passagens de entrega 70, que conectam o duto ou dutos de entrega 64 com uma das respectivas subcâmaras 23, e as passagens 69 que conectam a outra subcâmara 23 com as passagens de exaustão 65 e 66. Passagens similares às passagens 70 são fornecidas para conectar a outra subcâmara 23 com o duto ou dutos de entrega 64 e com as passagens de exaustão 65 e 66.

[00039] O carretel 63 é levado a reciprocar de modo a fornecer a entrega e exaustão do ar em relação à subcâmara 23. Essa, por sua vez, leva à reciprocação dos pistões 15. O carretel 63 pode ser levado a reciprocar pelas aplicações de forças axiais do carretel 63 por ar entregue sob as extremidades do carretel 63 ou por um atuador fixado ao carretel 63.

[00040] A modalidade preferida descrita acima, com a válvula 25 citada acima, fornece a vantagem distinta de reduzir a resistência ao fluxo de ar para a atmosfera. Primeiramente, o ar é entregue ao silenciador 67, enquanto uma determinada proporção do ar de exaustão é entregue às aberturas de exaustão 68 diretamente à atmosfera. Isso melhora de modo significativo a eficiência da bomba 10.

[00041] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a exemplos específicos, será verificado pelos versados na técnica que a invenção pode ser realizada de diversas outras formas.

Claims

1. Bomba (10) que tem: um corpo da bomba (11) que fornece uma primeira câmara da bomba (12); um pistão (15) montado de maneira móvel no corpo (11) para reciprocação em relação ao corpo (11); um diafragma (22) que conecta de maneira vedante o pistão (15) ao corpo (11) de modo a dividir a dita câmara (12) em uma primeira subcâmara (23) e uma segunda subcâmara (24); primeiro conduto, o dito primeiro conduto estando em comunicação com a dita primeira subcâmara (23) para fornecer o fluxo de um fluido de trabalho a partir e para a dita primeira subcâmara (23) para levar à reciprocicação do dito pistão (25); segundo conduto, o dito segundo conduto estando em comunicação com a dita segunda subcâmara (24) para fornecer o fluxo de um fluido bombeado a partir e para a dita segunda subcâmara (24); uma válvula (25) para fornecer a entrega e a exaustão do fluido de trabalho em relação à primeira subcâmara, caracterizada pelo fato de que a válvula ainda inclui: um corpo da válvula (60) acoplado a um conduto de entrega (64), e a um primeiro conduto de exaustão (65) e um segundo duto de exaustão (66), com o primeiro duto de exaustão (65) e o segundo duto de exaustão (66) separadamente fornecendo fluido de trabalho de exaustão para a atmosfera; e um elemento da válvula móvel (63) montado no e móvel em relação ao corpo (60) para fornecer a conexão temporizada do duto de entrega (64) com a primeira subcâmara (23), para entregar fluido de trabalho à mesma, e a conexão temporizada do primeiro e do segundo dutos de exaustão (65, 66) com a primeira subcâmara (23), para conduzir o fluido de trabalho da primeira subcâmara (23).

2. Bomba, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que inclui ainda um silenciador (67) através do qual o fluido de trabalho passa e ao qual o primeiro conduto de exaustão (65) é conectado de modo a entregar o fluido de trabalho ao silenciador (67).

3. Bomba, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o segundo duto de exaustão (66) se estende ao exterior do corpo da válvula (60), na qual o fluido de trabalho é exaurido diretamente na atmosfera.

4. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a válvula (25) é uma válvula de carretel, em que o elemento da válvula móvel (63) é um carretel, em que o carretel é movido axialmente entre uma primeira posição, que conecta a primeira subcâmara (23) a um suprimento do fluido de trabalho sob pressão, e uma segunda posição que conecta a primeira subcâmara (23) com o primeiro e o segundo dutos de exaustão (65, 66).

5. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato d que compreende uma segunda câmara da bomba (13), o pistão (15) é um primeiro pistão, em que a bomba (10) inclui um segundo pistão (15), em que o segundo pistão também é montado no corpo (11) para reciprocação em relação ao corpo (11), em uma direção oposta ao primeiro pistão (15), em que o diafragma (22) é um primeiro diafragma e a bomba (10) inclui um segundo diafragma (22) que conecta de maneira vedante o segundo pistão (15) ao corpo (11), de modo a dividir a segunda câmara de bomba (13) em uma terceira subcâmara (23) e uma quarta subcâmara (24); e em que a bomba (10) inclui ainda: um terceiro conduto, em que o terceiro conduto está em comunicação com a terceira subcâmara (23) para fornecer o fluxo de fluido de bomba para e a partir da terceira subcâmara (23), um quarto conduto, em que o quarto conduto está em comunicação com a quarta subcâmara (24), para fornecer o fluxo do fluido de trabalho para e a partir da quarta subcâmara (24) para levar à reciprocação do segundo pistão (15), com a válvula (25) que fornece a entrega e exaustão do fluido de trabalho em relação à quarta subcâmara (24), pela conexão temporizada do duto de entrega (64) à quarta subcâmara (24) e a conexão do primeiro e do segundo dutos de exaustão (65, 66) com a quarta subcâmara (24).

6. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o fluido de trabalho é ar.