BR112016027863B1 - Bomba rotativa - Google Patents

Abstract

BOMBA ROTATIVA Uma bomba rotativa em um alojamento que define uma câmara anular com uma orifício de entrada (32) e de saída (34) que são localizadas em cada lado de uma divisória (36) que se estende através da câmara. Um diafragma anular flexível (1) forma um lado da câmara e é voltado para uma parede (30) no alojamento que forma o segundo lado da câmara. O diafragma (1) é vedado em suas bordas mais internas e mais externas ao alojamento e tem pernas (38) que se estendem azimutalmente ao redor e integrais ao diafragma. Um prato cíclico (50) é conectado às pernas (38) do diafragma (1) de tal modo que, em uso, o movimento do prato cíclico (50) faz com que o diafragma (1) pressione de forma pregressa contra a parede (30) do alojamento para forçar o fluido removido na entrada (32) em um lado da divisória (36) ao redor da câmera e para expelir o fluido na saída (34) no outro lado da divisória (36).

Description

[001] A presente invenção refere-se a bombas rotativas.

[002] As bombas rotativas baseiam-se em um conceito de um elemento rotativo que transporta mecanicamente um volume de meio de uma extremidade de sucção (entrada) da bomba para a extremidade de descarga (saída) durante uma revolução. Uma única revolução desloca um volume fixo de líquido. Exemplos típicos de bombas rotativas são bombas de diafragma, bombas de engrenagem e bombas de palhetas rotativas.

[003] Um exemplo de uma configuração de bomba rotativa existente é mostrado na CN 202483845. Isto descreve uma bomba que emprega um prato cíclico que engata pistões para mover um diafragma para cima e para baixo dentro da bomba.

[004] Outro desenho da bomba é mostrado em EP 0.819.853. Descreve-se uma bomba que compreende um diafragma tubular flexível cuja porção central é feita orbitar por um mancal acionado excentricamente.

[005] De acordo com a presente invenção, é proporcionada uma bomba rotativa de acordo com a reivindicação 1.

[006] A presente invenção usa a face do diafragma para abrir e fechar os orifícios de entrada e de saída da maneira correta para operação de bombeamento eficiente.

[007] Como uma porção do diafragma é sempre pressionada contra a parede oposta do alojamento, a entrada e a saída estão sempre isoladas uma da outra. Portanto, a necessidade de separar as válvulas de entrada e saída na bomba é removida. Como tais válvulas não são necessárias, a bomba da presente invenção também tem a vantagem de ser bidirecional.

[008] Para minimizar qualquer fluido que possa vazar ao redor do diafragma de entrar em contato com o prato cíclico e outros componentes da bomba, a bomba pode compreender ainda um anel de vedação entre o prato cíclico e o diafragma.

[009] O anel de vedação compreende, de preferência, uma abertura através da qual o prato cíclico se conecta ao diafragma.

[0010] O prato cíclico é, de preferência, conectado ao diafragma por meio de um encaixe por pressão para evitar o uso dos meios de afixação que possam ser deslocados durante o uso da bomba.

[0011] A parede no alojamento que forma o segundo lado da câmara pode ser afilada em direção ao prato cíclico para aumentar o deslocamento proporcionado pela bomba.

[0012] Preferencialmente, a bomba pode compreender ainda um eixo rotativo para mover o prato cíclico. Neste caso, o prato cíclico pode ser acoplado ao eixo através de um mancal excêntrico que é excêntrico ao eixo geométrico de rotação do eixo.

[0013] Para reduzir oscilações indesejadas durante o uso da bomba, o eixo pode ser acoplado ao alojamento através de um mancal de acoplamento.

[0014] O eixo pode ainda compreender um membro de tubo para conectar rotativamente o eixo a um motor. Isso permite que o eixo seja conectado a uma variedade de motores diferentes. Neste caso, o membro de tubo pode ser feito de um material flexível, por exemplo silicone, para aumentar a sua durabilidade.

[0015] A presente invenção será agora descrita com referência às figuras em que: a figura 1A mostra uma vista em perspectiva da bomba da presente invenção; a figura 1B mostra uma vista em seção transversal invertido da bomba da figura 1A tomada em torno do plano X-X’; a figura 1C mostra uma vista em seção transversal da bomba da figura 1A tomada em torno do plano Y-Y’. A seta da figura 1C mostra a direção primária do fluxo de fluido em torno da bomba; a figura 1D mostra uma vista em perspectiva explodida da bomba a partir da figura 1A; a figura 1E mostra uma vista em perspectiva explodida de uma porção da bomba da figura 1A; e a figura 2 mostra uma vista em seção transversal da bomba da figura 1A mostrando em mais detalhes uma porção da bomba.

[0016] A figura 3 mostra uma vista em perspectiva do anel de vedação.

[0017] Com referência à figura 1A, é mostrada uma bomba rotativa. A bomba rotativa compreende um canal anular 30, para receber fluido, que está localizado em uma porção circular central 5 da bomba. Uma entrada de fluido 32 se conectada a uma primeira extremidade do canal 30 enquanto uma saída de fluido 34 se conecta com a outra extremidade do canal. Uma parede divisória 36 separa as duas extremidades do canal umas das outras.

[0018] Um diafragma anular 1 encaixa sobre o canal 30. O diafragma é flexível e é operável em uso para pressionar contra as porções do canal 30, de modo a comprimir o fluido da entrada, em torno do canal 30 e para fora da saída.

[0019] Um anel de vedação 2 encaixa no topo do diafragma 1 de modo que o diafragma seja ensanduichado entre o anel de vedação e o canal 30. O anel de vedação evita que o fluido que possa vazar ao redor do diafragma de avançar para as regiões remanescentes da bomba.

[0020] No topo do anel de vedação 2 encontra-se um conjunto de pratos cíclicos 50 que é formado por três peças: um anel de preensão externo 3, um anel de preensão interno 4 e um conjunto de eixos excêntricos 11. Os anéis de preensão internos e externos se encaixam por pressão e se localizam em torno do conjunto de eixos excêntricos como mostrado na figura 1B. Uma vez montado, o conjunto de eixos excêntricos 11 impede que o anel de preensão externo 3 seja separado do anel de preensão interno 4.

[0021] O diafragma 1 se encaixa por pressão com os anéis de preensão internos e externos 3; 4 a partir do conjunto de pratos cíclicos 50 por meio das pernas 38, como mostrado na figura 2 (para facilitar a referência, o anel de vedação 2 não é mostrado na figura 2). Se necessário, as pernas 38 podem compreender uma série de protrusões ou serrilhados anulares 38a para engatar com os rebaixos correspondentes no anel de preensão interno 4 para melhorar a conexão entre os dois componentes.

[0022] Para maximizar a quantidade de controle que o conjunto de pratos cíclicos 50 tem no diafragma 1, as pernas 38 se estendem em torno de uma circunferência do diafragma 1 o máximo possível, como melhor mostrado na figura 1D.

[0023] Para assegurar que as pernas 38 possam conectar o diafragma 1 com o conjunto de pratos cíclicos 50, o anel de vedação 2 compreende um conjunto de fendas circunferenciais correspondentes que coincidem com as localizações das pernas 38.

[0024] Um motor 6 é acoplado rotativamente ao conjunto de eixos excêntricos para rotacioná-lo em uso como será descrito. O conjunto de eixos excêntricos compreende quatro subcomponentes. O primeiro componente é um tubo 11a que se conecta ao eixo do motor. O tubo é, de preferência, feito de um material flexível, por exemplo, silicone, para aumentar a sua durabilidade. Circundando este tubo encontra-se um cilindro 11b com uma superfície externa excêntrica. Circundando o cilindro 11b estão três mancais; o mancal 10 conecta o conjunto de eixo 11 à porção circular central 5; o mancal 11c se conecta o conjunto de eixos 11 à bomba, e o mancal 11d conecta o eixo ao anel de preensão interno 4.

[0025] Durante o uso da bomba, o tubo 11a ajuda a reduzir a quantidade de carga de choque radial que é transmitida ao mancal 10.

[0026] Para proporcionar proteção às pelas de funcionamento da bomba, o fundo da bomba compreende uma cobertura 7 que engata com a porção circular central 5 para cobrir o motor 6. A bomba também inclui uma cobertura de topo 8 que engata com a porção circular central 5 para cobrir o conjunto de pratos cíclicos 50. A cobertura de topo 8 também funciona para segurar o anel de vedação 2 na posição. Como mostrado nas figuras 1A-1D, são utilizados dois parafusos 9 para conectar a cobertura de topo 8, a porção circular central 5 e o anel de vedação 2 em conjunto.

[0027] A operação da bomba é mostrada melhor com referência à figura 1B. Inicialmente, os componentes da bomba são montados como mostrado na figura 1D.

[0028] No seu estado montado, o motor 6 é operado fazendo com que o tubo 11a e o cilindro excêntrico 11b rotacionem. À medida que o cilindro 11b rotaciona, a superfície externa excêntrica do cilindro 11b faz com que os anéis de preensão internos e externos 3, 4 (que são conectados a este cilindro 11b) atuem como um prato cíclico 50 dentro da bomba. Como os anéis de preensão internos e externos 3, 4 são conectados ao diafragma 1 pelas pernas 38, o diafragma 1 se move em sincronia com o prato cíclico 50. As pernas 38 são conectadas à região central do diafragma 1 para proporcionar deslocamento máximo do diafragma 1 à medida que o disco se move, uma vez que as regiões mais internas e mais externas do diafragma 1 são fixadas em posição pelas peças da bomba remanescentes.

[0029] Quando uma porção angular do prato cíclico 50 está na sua posição mais superior, a porção angular correspondente do diafragma 1 é impulsionada para engate com a parede de canal 30 (ver o lado esquerdo da figura 1B). À medida que o motor e o prato cíclico giram, a posição da porção mais superior do diafragma (que está em contato com a parede de canal 30) desloca-se com cuidado em torno do canal. Fazendo assim, com que qualquer fluido contido entre o diafragma e a parede de canal 30 e que está em uma posição angular à frente desta porção mais superior seja impulsionado em torno do canal.

[0030] Uma vez que uma porção do diafragma está sempre em contato com a parede de canal 30, a entrada da bomba é sempre fluidicamente isolada da saída. Devido a isso, a bomba não precisa ter válvulas de entrada ou de saída separadas. Além de simplificar a configuração da bomba, por não ter tais válvulas, a bomba é bidirecional.

Claims (9)

1. Bomba rotativa, compreendendo: um alojamento que define uma câmara anular com um orifício de entrada (32) e de saída (34) que são localizados em cada lado de uma divisória (36) que se estende através da câmara; um diafragma anular flexível (1) que forma um lado da câmara voltado para uma parede no alojamento que forma o segundo lado da câmara, o diafragma (1) sendo vedado em suas bordas mais internas e mais externas ao alojamento; a bomba rotativa caracterizada pelo fato de que compreende: pernas que são integrais com o diafragma (1) se estendendo para fora do diafragma (1), e se estendendo azimutalmente em torno do diafragma (1); um conjunto de prato cíclico (50) compreendendo anéis de preensão internos e externos (4, 3) conectados às pernas do diafragma (1) de modo que, durante o uso, o movimento do conjunto de prato cíclico (50) faz com que o diafragma (1) pressione de forma pregressa contra a parede do alojamento para forçar o fluido retirado na entrada (32) de um lado da divisória (36) em torno da câmara e para expulsá-lo na saída (34) do outro lado da divisória (36); e um anel de vedação (2) entre o conjunto de prato cíclico (50) e o diafragma (1).

2. Bomba rotativa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o anel de vedação (2) compreende uma abertura através da qual o conjunto de prato cíclico (50) se conecta ao diafragma (1).

3. Bomba rotativa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o conjunto de prato cíclico (50) é conectado ao diafragma (1) por meio de encaixe por pressão dos anéis de preensão internos e externos (4, 3).

4. Bomba rotativa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a parede no alojamento que forma o segundo lado da câmara é afilada em direção ao conjunto de prato cíclico (50).

5. Bomba rotativa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um eixo rotativo para mover o conjunto de prato cíclico (50).

6. Bomba rotativa de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o conjunto de prato cíclico (50) é acoplado ao eixo através de um mancal excêntrico que é excêntrico ao eixo geométrico de rotação do eixo.

7. Bomba rotativa de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 6, caracterizada pelo fato de que o eixo é acoplado ao alojamento através de um mancal de acoplamento.

8. Bomba rotativa de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizada pelo fato de que o eixo compreende adicionalmente um membro de tubo (11a) para conectar rotativamente o eixo a um motor (6).

9. Bomba rotativa de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o membro de tubo (11a) é feito de um material flexível.

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