BR112019027345A2 - bomba de deslocamento positivo - Google Patents

Abstract

A invenção se refere a uma bomba de deslocamento positivo (10) compreendendo um corpo de bomba (11, 101, 201) incluindo uma extremidade de entrada (16, 116, 216) e uma extremidade de saída (18, 118, 218), uma câmara de bombeamento (30, 130, 230) disposta entre a referida extremidade de entrada (16, 116, 216) e a dita extremidade de saída (18, 118, 218), pelo menos uma membrana (20, 120, 220) ativa na câmara de bombeamento (30, 130, 230) e móvel entre uma configuração expandida, na qual o volume da câmara de bombeamento (30, 130, 230) é máximo, e uma configuração retraída, na qual o volume da câmara de bombeamento (30, 130, 230) é mínimo, uma válvula de distribuição (46, 146, 246) disposta próximo à extremidade de saída (18, 118, 218) do corpo da bomba (11, 101, 201), uma válvula de admissão (26, 126, 226) compreendendo um bocal de admissão (27, 127, 227), um bocal de saída (28, 128, 228), e uma parede de válvula (29, 129, 229) que une o bocal de admissão (27, 127, 227) ao bocal de saída (28, 128, 228), tal bocal de admissão (27, 127, 227) estando acoplado à extremidade de entrada (16, 116, 216) do corpo de bomba (11, 101, 201), e o bocal de saída (28, 128, 228) estando inserido na câmara de bombeamento (30, 130, 230). Pelo menos uma citada membrana (20, 120, 220), quando está na configuração retraída, adere à parede de válvula (29, 129, 229) da válvula de admissão (26, 126, 226), e a válvula de admissão tem seu bocal de saída fechado.

Description

BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO

[001] A presente invenção se refere a uma bomba de deslocamento positivo, em particular uma bomba de deslocamento positivo na qual uma alteração de volume em uma câmara de bombeamento provoca uma entrada e impulsionamento de um fluido.

[002] A alteração no volume da câmara de bombeamento é obtida pelo movimento alternante de uma membrana, feita de material flexível ou rígido, que forma a câmara de bombeamento.

[003] O termo "membrana" pretende indicar um corpo que separa fisicamente e funcionalmente, de uma maneira estanque a fluidos, duas áreas adjacentes preferivelmente adjacentes à bomba de deslocamento positivo. Uma dessas duas áreas é a câmara de bombeamento.

[004] O termo "flexível", quando se refere à membrana, significa que uma deformação elástica da membrana é funcional para a operação correta da bomba de deslocamento positivo.

[005] O termo "rígido", quando se refere à membrana, significa que uma possível deformação elástica da membrana não é funcional para a operação correta da bomba de deslocamento positivo.

[006] O movimento alternante da membrana pode ser obtido mecanicamente, por exemplo, por um sistema de manivela de conexão ao qual a membrana está conectada de maneira fixa (neste caso, a membrana é rígida), pneumaticamente, por exemplo, para comprimir e liberar a membrana com ar comprimido, ou hidraulicamente, por exemplo, para comprimir e liberar a membrana com um líquido de trabalho (nesse caso a membrana é flexível).

[007] A liberação da membrana (interpretada como o relaxamento da membrana ou translação da mesma em uma primeira direção) aumenta o volume da câmara de bombeamento, criando uma subpressão que puxa líquido para a câmara de bombeamento através da válvula de admissão. A compressão da membrana (interpretada como o tensionamento da membrana ou translação da mesma em uma segunda direção) reduz o volume da câmara de bombeamento, criando uma sobrepressão que expele, através da válviila da dietrihbuirão A líiuida antarinrmente ahenrvida

[008] As bombas de deslocamento positivo desse tipo são frequentemente usadas para mover líquidos densos e pastosos, e líquidos contendo corpos sólidos, pois permitem auto- escorvamento rápido a seco, podem operar a seco por longos períodos de tempo, permitem a passagem de corpos sólidos, e o ajuste da sua taxa de fluxo é fácil simplesmente aumentando-se os ciclos de compressão e liberação da membrana.

[009] Quando as bombas são usadas para extração a partir de um tanque disposto em uma altura mais baixa, por exemplo, um poço para coletar águas residuais e similares, a altura máxima de admissão da bomba, ou, em outras palavras, a diferença de altura entre a bomba e a superfície livre do tanque ou poço, pode ser obtida a partir de uma fórmula matemática simples que, basicamente, requer que a altura máxima de admissão seja uma função direta da pressão que atua sobre a superfície livre do poço ou tanque.

[010] Apenas diminuindo a pressão na câmara de bombeamento (criando uma subpressão), até atingir um vácuo absoluto teórico, é possível alcançar a altura máxima de admissão (perdas de carga líquidas no tubo de admissão e através da válvula de admissão).

[011] No caso da utilização de bombas de deslocamento positivo tais como bombas para sugar líquidos densos e pastosos, e líquidos contendo corpos sólidos, a partir de um poço ou tanque disposto a uma altura mais baixa (por exemplo, enterrado), é necessário portanto que a membrana aumente o volume de da câmara de bombeamento, de modo a diminuir a pressão interna da mesma e criar uma subpressão capaz de sugar o líquido do poço ou tanque.

[012] Quanto maior o volume de expansão útil da câmara de bombeamento, menor o valor da pressão atingida na câmara de bombeamento, e maior a profundidade a partir da qual o líquido pode ser sugado.

[013] O Requerente observou que quando a membrana das bombas de deslocamento positivo está na configuração de volume mínimo da câmara de bombeamento, o volume residual (ou volume morto) da câmara de bombeamento não é zero e, na verdade, apresenta um valor não desprezível.

[014] O Requerente observou que tal volume residual apresenta um impacto substancial enhre n nível da nraceãn minima em atras nalavrace a cuhbnroeceãon qe naAde car alcançado no interior da câmara de bombeamento.

[015] Em particular, para o mesmo volume máximo da câmara de bombeamento, quanto maior o volume residual (volume morto), maior a pressão mínima (em outras palavras, menor a subpressão) que pode ser obtida dentro da câmara de bombeamento.

[016] De fato, a pressão final dentro da câmara de bombeamento é determinada, em uma primeira aproximação, pela pressão inicia na câmara de bombeamento (substancialmente sempre constante) multiplicada pela proporção entre o volume inicial (o volume residual ou morto) e o volume máximo final da câmara de bombeamento.

[017] O Requerente percebeu que seria vantajoso poder obter bombas de deslocamento positivo para líquidos densos e pastosos, e também líquidos contendo corpos sólidos, que fossem capazes de sugar líquidos a partir de alturas tão próximas quanto possível das alturas de admissão máximas.

[018] O Requerente no entanto observou que não possível aumentar o volume máximo da câmara de bombeamento além de um certo limite, tanto por razões de espaço ocupado pela bomba como por razões relacionadas à elasticidade da membrana (quando esta última é feita de material flexível).

[019] A presente invenção se refere portanto a uma bomba de deslocamento positivo que compreende: - Um corpo de bomba compreendendo uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída; - Uma câmara de bombeamento disposta entre a referida extremidade de entrada e a mencionada extremidade de saída; - Pelo menos uma membrana ativa na câmara de bombeamento, móvel entre uma configuração expandida, na qual o volume da câmara de bombeamento é máximo, e uma configuração retraída, na qual o volume da câmara de bombeamento é mínimo; - Uma válvula de distribuição disposta próximo da extremidade de saída do corpo da bomba; - Uma válvula de admissão compreendendo um bocal de admissão, um bocal de saída, e uma parede de válvula que une o bocal de entrada ao bocal de saída, com o bocal de admiccão actando aconladaoe à avtromidade de entrada da cenrno da hambha à 1º hacral de saída estando inserido na câmara de bombeamento, em que pelo menos uma referida membrana, quando está na configuração retraída, adere à parede da válvula de admissão, com a válvula de admissão tendo seu bocal de saída fechado.

[020] A passagem de pelo menos uma membrana da configuração retraída para a configuração expandida determina um aumento no volume da câmara de bombeamento, que ocorre com a válvula de admissão e a válvula de distribuição fechadas.

[021] Isto causa uma diminuição da pressão dentro da câmara de bombeamento, que abre a válvula de admissão e permite a admissão a partir de um duto de admissão.

[022] O Requerente observou que acoplando-se o bocal de admissão da válvula de admissão à extremidade de entrada do corpo da bomba, inserindo-se o bocal de saída no interior da câmara de bombeamento, e fazendo com que a membrana, quando na configuração retraída, adira à parede da válvula, o volume da câmara de bombeamento na entrada do corpo da bomba (quando a membrana está na configuração retraída) se torna praticamente zero ou, em qualquer caso, muito baixo.

[023] Desta forma, o volume morto da câmara de bombeamento na entrada do corpo da bomba é desprezível, assegurando pressões mínimas muito baixas dentro da câmara de bombeamento quando a membrana está na configuração expandida.

[024] Isto possibilita obter alturas de admissão que podem se aproximar da altura de admissão teórica máxima.

[025] O termo "aderir" é usado na presente descrição e nas reivindicações anexas para indicar um contato direto entre a membrana e a parede da válvula de admissão. De preferência esse contato faz com que o perfil da membrana acompanhe o perfil da parede da válvula de admissão (quando o bocal de saída está fechado), copiando substancialmente seu formato.

[026] A bomba de deslocamento positivo de acordo com a presente invenção pode compreender uma ou mais das seguintes características, consideradas singularmente ou em combinação umas com as outras.

[027] De preferência, quando a referida membrana está na configuração expandida, o bocal de saída da válvula de admissão está aberto e a membrana não entra em contato cam a válvula da admiceão

[028] Dessa forma a membrana não interfere com a válvula de admissão durante a etapa de admissão da bomba, permitindo que ela se abra completamente e execute sua função.

[029] De preferência, um primeiro dispositivo de aperto atua no bocal de saída da válvula de admissão, inserido na referida câmara de bombeamento, para fechar o citado bocal de saída de uma maneira estanque a fluidos quando a membrana está na configuração retraída.

[030] O primeiro dispositivo de aperto prendedor tem a função de auxiliar o fechamento da válvula de admissão e, particularmente, provocar o fechamento repentino da válvula de admissão, quando a membrana começa a se retrair no final da etapa de expansão.

[031] De preferência, o primeiro dispositivo de aperto compreende um par de membros de pressionamento opostos ativos no bocal de saída da válvula de admissão, com tais membros de pressionamento estando acoplados rotativamente e elasticamente à extremidade de entrada do corpo da bomba, de modo à moverem-se entre uma posição unida, na qual eles fecham o bocal de saída da válvula de admissão, e uma condição separada, na qual eles deixam aberto o bocal de saída da válvula de admissão.

[032] Desta maneira, os membros de pressionamento exercem uma ação de compressão sobre o bocal de saída da válvula de admissão, que garante o fechamento perfeito do mesmo.

[033] A ação de compressão exercida pelos membros de pressionamento é calculada antecipadamente de modo a que eles não obstruam a abertura do bocal de saída da válvula de admissão, quando a membrana passa da configuração retraída para a configuração expandida, permitindo uma operação correta da própria válvula.

[034] A ação de compressão dos membros de pressionamento é preferencialmente realizada por membros elásticos que acoplam rotativamente os membros de pressionamento à extremidade de entrada do corpo da bomba.

[035] Em uma primeira forma de incorporação preferida da invenção, pelo menos uma referida membrana é substancialmente uma membrana tubular cujo volume interno define a câmara de bombeamento, acoplada à extremidade de entrada e à extremidade de saída do corpo de bomba, sendo deformável entre a configuração expandida e a configuração ratraída

[036] Nesta forma de incorporação existe apenas uma membrana, que é feita de material flexível, de modo a poder ser alternada entre as configurações expandida e retraída.

[037] De preferência, a citada membrana compreende um apêndice de conexão tendo uma primeira borda que se estende a partir de uma superfície externa da membrana, e uma segunda borda livre acoplada de maneira estanque a fluidos à extremidade de saída do corpo da bomba.

[038] De preferência, a mencionada válvula de distribuição é definida por uma porção de extremidade livre da membrana, que se estende para além da primeira borda do apêndice de conexão em direção à extremidade de saída do corpo da bomba.

[039] O apêndice de conexão, que exerce a função de conexão vedada com a extremidade de saída do corpo da bomba, possibilita dispor a porção de extremidade da membrana de modo a que ela fique livre, ou seja, não fique conectada ao corpo da bomba.

[040] Desta forma, a válvula de distribuição é formada diretamente pela porção de extremidade da membrana que, sendo livre, pode se expandir livremente, descarregando aquilo que é introduzido na câmara de bombeamento através da válvula de admissão, e depois pode se contrair de modo a colapsar sobre si mesma, interrompendo a distribuição.

[041] O volume morto na válvula de distribuição também é reduzido ao ponto de quase chegar a zero, uma vez que a porção da câmara de bombeamento formada pela porção de extremidade da membrana é praticamente nula quando a membrana está na configuração retraída.

[042] De preferência, o citado corpo da bomba compreende uma abertura de trabalho em comunicação fluídica com uma fonte de fluido de trabalho, com o volume interno da referida membrana ficando isolado do dito fluido de trabalho; entre a referida membrana e o mencionado corpo da bomba é definido um volume de trabalho, disposto de maneira a ser preenchido pelo, e pelo menos parcialmente esvaziado do, citado fluido de trabalho.

[043] Deste modo, a membrana se expande ou se contrai sob a ação exercida pelo fluido de trabalho, que é introduzido no, e descarregado do, volume de trabalho.

[044] A expansão da membrana provoca a abertura da válvula de admissão (com a válviila da dietrihbuirão fachada) davida à auhnraceão (om niitras nalavrase a diminiirão de pressão) formada na câmara de bombeamento.

[045] A subpressão na câmara de bombeamento tende a fazer com que a porção de extremidade livre da membrana entre em colapso de maneira cada vez mais acentuada, garantindo o fechamento da válvula de distribuição durante a expansão da membrana.

[046] De preferência, um segundo dispositivo de aperto está ativo na porção de extremidade livre da saída da membrana, de modo a fechar a porção de extremidade livre de uma maneira estanque a fluidos quando a membrana estiver na configuração retraída.

[047] O segundo dispositivo de aperto tem a função de auxiliar o fechamento da válvula de distribuição comprimindo a porção de extremidade livre da membrana.

[048] O segundo dispositivo de aperto também tem a função de acionar repentinamente o fechamento da válvula de distribuição quando a membrana começa a se expandir no final da etapa de retração.

[049] De preferência, o citado segundo dispositivo de aperto compreende um par de membros de pressionamento opostos ativos na porção de extremidade livre da membrana, com os ditos membros de pressionamento estando acoplados rotativamente e elasticamente à extremidade de saída do corpo da bomba, de maneira a moverem-se entre uma posição unida, na qual eles fecham a porção de extremidade livre da membrana, e uma condição separada, na qual eles deixam aberta a porção de extremidade livre da membrana.

[050] Desta maneira, os membros de pressionamento exercem uma com ação de compressão sobre a porção de extremidade livre da membrana, assegurando o fechamento perfeito da mesma.

[051] A ação de compressão exercida pelos membros de pressionamento é calculada antecipadamente de modo a que eles não obstruam a abertura da válvula de distribuição, quando a membrana passa da configuração expandida para a configuração retraída, permitindo a operação correta da válvula de distribuição.

[052] A ação de compressão dos membros de pressionamento é preferencialmente realizada por membros elásticos que acoplam rotativamente os membros de pressionamento à extremidade de saída do corpo da bomba. INEII Em 1ima cominda forma de incnrnaracão dae inventa eavietom nrofarivelmente die membranas, que são rígidas e opostas.

[054] De preferência, as duas membranas delimitam a referida câmara de bombeamento, e cada membrana compreende uma porção de extremidade contraformada em relação ao formato da parede da válvula da câmara de admissão quando o bocal de saída da válvula de admissão é fechado.

[055] De preferência, cada membrana é tornada móvel entre a configuração expandida e a configuração retraída por meio de membros atuadores eletromecânicos ou hidráulicos.

[056] Os membros atuadores preferencialmente atuam diretamente nas duas membranas, movendo-as para que se unam e se afastem uma da outra.

[057] Em uma terceira forma de incorporação existem preferivelmente duas membranas, que são feitas de material flexível.

[058] As duas membranas preferencialmente delimitam a referida câmara de bombeamento, e cada membrana está acoplada à extremidade de entrada e à extremidade de saída do corpo da bomba, sendo deformável entre a configuração expandida e a configuração retraída.

[059] De preferência, um par de câmaras de trabalho contêm um fluido de trabalho isolado da câmara de bombeamento pelas ditas membranas, onde membros atuadores atuam no referido fluido de trabalho para transmitirem uma pressão para as citadas membranas, fazendo com que elas alternem da configuração retraída para a configuração expandida, e vice-versa.

[060] Cada câmara de trabalho fica preferencialmente disposta entre um atuador e uma membrana flexível, de modo a que uma translação do atuador corresponda a uma alteração na pressão do fluido de trabalho (disposto entre a membrana e o atuador), determinando uma deformação da membrana flexível.

[061] De preferência, em todas as formas de incorporação preferidas da invenção, a mencionada válvula de admissão é uma válvula do tipo bico de pato.

[062] Desta forma, a válvula, que é unidirecional, não pode ser obstruída com muita facilidade por corpos sólidos ou lama pastosa, e também se fecha e se abre sob ação da pressão diferencial entre a entrada e a saída da própria válvula. INAII Outras caractaríceticas à vantanienc da invencrão tarnar-ca-ãa maic claras a nartir da descrição de algumas formas de incorporação preferidas, feitas com referência aos desenhos anexos, nos quais: - A figura 1 é uma vista em perspectiva esquemática de uma primeira forma de incorporação de uma bomba de deslocamento positivo de acordo com a presente invenção; - A figura 2 é uma vista em corte ao longo do plano II-II da bomba de deslocamento positivo da figura 1, em uma primeira configuração operacional; - A figura 3 é uma vista em corte ao longo do plano II-II da bomba de deslocamento positivo da figura 1, em uma segunda configuração operacional; - A figura 4 é uma vista em corte ao longo do plano II-II da bomba de deslocamento positivo da figura 1, em uma terceira configuração operacional; - As figuras 5 e 6 são vistas esquemáticas em perspectiva de alguns detalhes da bomba de deslocamento positivo da figura 1; - A figura 7 é uma vista esquemática em perspectiva de uma outra forma de incorporação de uma bomba de deslocamento positivo de acordo com a presente invenção; - A figura 8 é uma vista em corte ao longo do plano VIII-VIII da bomba de deslocamento positivo da figura 7, com algumas partes removidas para melhor ressaltar outras, em uma primeira configuração operacional; - A figura 9 é uma vista em corte ao longo do plano VIII-VIII da bomba de deslocamento positivo da figura 7, com algumas partes removidas para melhor ressaltar outras, em uma segunda configuração operacional; e - A figura 10 é uma vista em corte ao longo do plano VIII-VIII de uma forma de incorporação variante da bomba de deslocamento positivo da figura 7, com algumas partes removidas para melhor ressaltar outras, em uma primeira configuração operacional.

[064] Com referência às figuras anexas, o número de referência 10 indica como um todo, uma bomba de deslocamento positivo de acordo com a presente invenção.

[065] De acordo com uma primeira forma de incorporação da bomba 10 ilustrada nas figuras 1 a 6, a bomba de deslocamento positivo 10 compreende um par de corpos de bomba 11 dispostos paralelamente um ao outro. No entanto, é possível prover apenas um enrna de hamba 11 enma ficará claro à caqinir

[066] Um atuador 12, tendo a função de inserir e remover um fluido de trabalho no / do corpo da bomba 11, atua em cada corpo da bomba 11.

[067] O atuador 12 pode ser, por exemplo, um motor elétrico 13, em cujo eixo de acionamento está montado um pinhão, ao qual está engatada uma corrente ou correia de transmissão (não ilustrada), de preferência contida em um alojamento 14. A corrente ou correia de transmissão também está engatada a uma coroa dentada (não ilustrada) que aciona uma articulação, por exemplo do tipo manivela de conexão, que coloca um êmbolo em movimento retilíneo alternante (não ilustrado). O pistão desliza dentro de um cilindro para atuar sobre um fluido de trabalho.

[068] Na forma de incorporação ilustrada na figura 1, dois cilindros opostos são providos, com um único pistão, ou preferivelmente dois pistões opostos, sendo movido(s) pelo mesmo atuador 12.

[069] O cilindro 15 está em comunicação fluídica, através de uma abertura de trabalho 11a, com o corpo da bomba 11, de modo a introduzir um fluido de trabalho no corpo da bomba 11 durante um curso de compressão, e retirar o fluido de trabalho dele durante um curso de retorno.

[070] Alternativamente, o fluido de trabalho pode ser introduzido no, e retirado do, corpo da bomba 11 através de um outro dispositivo, acionado eletricamente, manualmente, ou por um motor térmico.

[071] Cada corpo de bomba 11 apresenta um formato substancialmente cilíndrico, e é colocado em comunicação fluídica, na extremidade de entrada 16, com um duto de admissão 17, e na extremidade de saída 18, com um ou mais dutos de distribuição 19.

[072] O fluido de trabalho é preferencialmente um líquido, como por exemplo óleo ou água.

[073] Conforme melhor ilustrado na figura 2, uma membrana 20 feita de material flexível, como por exemplo borracha natural ou qualquer outro material com propriedades semelhantes, é inserida em cada corpo da bomba 11.

[074] A membrana 20 apresenta substancialmente um formato tubular e possui uma parede interna 21 e uma parede externa 22. IN7HE1 A narode intarna 91 da membrana 90º anvaelvoe à define ima câmara de bombeamento 30.

[076] A membrana 20 está conectada, de maneira estanque a fluidos, à extremidade de entrada 16 e à extremidade de saída 18 do corpo da bomba 11, de modo a formar um volume de trabalho 23 que envolve a membrana 20 entre a parede externa 22 da membrana e o corpo da bomba 11.

[077] O volume de trabalho 23 está em comunicação fluídica com a abertura de trabalho 11a do corpo da bomba 11, de modo a poder ser preenchido com o, e esvaziado pelo menos parcialmente do, fluido de trabalho.

[078] Em particular, quando o fluido de trabalho é introduzido no volume de trabalho 23, uma pressão é exercida sobre a parede externa 22 da membrana 20, que provoca a contração da membrana 20 em uma configuração retraída, conforme ilustrado na figura 2.

[079] A pressão exercida pelo fluido de trabalho na membrana 20 é distribuída substancialmente uniformemente ao longo de toda a parede externa 22 da membrana 20.

[080] Quando o fluido de trabalho é extraído do volume de trabalho 23, a membrana 20 se expande, conforme ilustrado na figura 3.

[081] O corpo da bomba 11 compreende, na extremidade de entrada 16, um flange de conexão anelar 24 com o duto de admissão 17.

[082] O flange anelar 24 compreende uma primeira meia-parte 24a e uma segunda meia- parte 24b voltada para a dita meia-parte 24a, conectadas uma à outra.

[083] A primeira meia-parte 24a está conectada de maneira fixa ao corpo da bomba 11, e a segunda meia-parte 24b está conectada de maneira fixa ao duto de admissão 17.

[084] Entre a primeira meia-parte 24a e a segunda meia-parte 24b do flange 24 é formado um assento de alojamento 25 substancialmente anelar, no qual uma borda livre 22a da membrana 20 fica alojada, conforme ilustrado na figura 2.

[085] O acoplamento entre a membrana 20 e o flange 24 define a área de passagem máxima da própria membrana 20.

[086] O flange 24 possui uma abertura passante central no interior da qual uma válvula de admissão unidirecional 26 é inserida e conectada.

[087] A válvula de admissão 26 compreende um bocal de admissão 27, um bocal de saída 72 ama narede de válvula 90 ane ineo nº haral de admiceãno 97 an haral de caída DQ

[088] A válvula de admissão 26 é uma válvula do tipo bico de pato, ou, em outras palavras, ela compreende um bocal de admissão 27 tendo um formato cilíndrico não deformável e um bocal de saída 28 que se deforma, passando da configuração fechada para a configuração aberta.

[089] O bocal de saída 28, quando está na configuração fechada, apresenta um formato substancialmente unidimensional, ou seja, o dito bocal é definido por uma fenda linear (fechada), e quando o bocal está na configuração aberta, ele assume uma formato circular.

[090] A parede de válvula 29 une o bocal de admissão 27 e o bocal de saída 28 deformável para permitir que o bocal de saída 28 altere seu formato, passando da configuração fechada para a configuração aberta.

[091] A parede de válvula 29 altera portanto seu formato ao passar da configuração fechada para a configuração aberta (e vice-versa) na válvula de admissão 26.

[092] Quando a pressão a jusante da válvula de admissão 26 é maior do que a montante, uma força distribuída é exercida na parede de válvula 29 que a deforma, fazendo com que o bocal de saída 28 assuma a configuração com uma fenda linear (fechada), fechando a válvula de admissão 26.

[093] Quando a pressão a jusante da válvula de admissão 26 é menor do que a montante, uma força distribuída é exercida na parede de válvula 29 que a deforma, fazendo com que o bocal de saída 28 assuma a configuração circular, abrindo a válvula de admissão 26.

[094] Como ilustrado na figura 2, a válvula de admissão 26 fica pelo menos parcialmente, e de preferência completamente, inserida na câmara de bombeamento 30. A parede 29 da válvula de admissão 26 fica pelo menos parcialmente, e de preferência completamente, inserida na câmara de bombeamento 30. Em particular, a parede de válvula 29 da válvula de admissão 26 fica pelo menos parcialmente, e de preferência completamente, inserida dentro da membrana 20. Como pode ser observado na figura 2, a válvula de admissão 26 fica inserida dentro da membrana 20.

[095] Quando a membrana 20 está na configuração retraída (figura 2), a parede interna 71 da mambhrana fica em cenntata nrávimo cAm 2a narade de válvula 90 AI caia cAm oa porção da parede de válvula 29 inserida na câmara de bombeamento 30, ou, em outra palavras, ela fica apoiada na parede de válvula 29 acompanhando seu formato.

[096] O volume entre a membrana 20 e a parede de válvula 29 tende a ser zero quando a membrana 20 está na configuração retraída.

[097] Quando a membrana 20 está na configuração expandida (conforme ilustrado na figura 3), a parede interna 21 da membrana fica afastada da parede de válvula 29, permitindo sua abertura perfeita.

[098] Para este propósito, a área de acoplamento entre a membrana 20 e o corpo da bomba 11 fica disposta mais externamente (mais para o exterior do corpo da bomba 11) em relação à área de acoplamento entre a válvula de admissão 26 e o corpo da bomba

11.

[099] Um primeiro dispositivo de aperto 31, que tem a função de assegurar um fechamento perfeito do bocal de saída 28 quando a membrana 20 está na configuração retraída, e também de acionar o fechamento do bocal de saída 28 quando a membrana 20 começa a passar a partir da configuração expandida para a configuração retraída (por razões que ficarão claras a seguir), está ativo no bocal de saída 28 da válvula de admissão

26.

[0100] O primeiro dispositivo de aperto 31 está disposto entre a superfície interna 21 da membrana 20 e a parede de válvula 29 da válvula de admissão 26.

[0101] Como ilustrado mais claramente na figura 5, o primeiro dispositivo de aperto 31 compreende um par de membros de pressionamento 32 que estão configurados para entrarem em contato com a parede de válvula 29 próximo do bocal de saída 28.

[0102] Os membros de pressionamento 32 são preferencialmente formados por um par de hastes tendo uma extensão substancialmente retilínea, sendo paralelas entre si, de modo a serem capazes de atuar em lados opostos da parede de válvula 29 próximo do bocal de saída 28.

[0103] Deve ser notado que a parede de válvula 29, próximo do bocal de saída 28, apresenta um formato quase unidimensional quando o bocal de saída está na configuração fechada, ou, em outras palavras, apresenta duas paredes opostas enhetancialmente nlanac nrávimacs 11ma da niitra

[0104] Os membros de pressionamento 32 são suportados por uma estrutura de ancoragem 33 que está acoplada à extremidade de entrada 16 do corpo da bomba 11.

[0105] A estrutura de ancoragem 33 suporta rotativamente e elasticamente os membros de pressionamento 32, de maneira a permitir que eles se movam entre uma posição unida, na qual atuam no bocal de saída 28 da válvula de admissão 26 (como ilustrado na figura 2), e uma posição separada, na qual eles não interferem com a válvula de admissão 26 (como ilustrado na figura 3).

[0106] A estrutura de ancoragem 33 compreende um corpo anelar 34 (figura 5) alojado em um assento do flange 24. O corpo anelar 34 apresenta uma dimensão transversal, ou, em outras palavras, um diâmetro interno, maior do que a dimensão transversal do bocal de admissão 27 da válvula de admissão 26, de modo a que o bocal de admissão 27 fique inserido no corpo anelar 34,

[0107] Conforme ilustrado na figura 5, a estrutura de ancoragem 33 também compreende um par de elementos de suporte em forma de “U” 35 que se estendem a partir do corpo anelar 34. Os elementos de suporte 35 são rotativos em relação ao corpo anelar 34 em oposição a respectivos pares de molas 36. A rotação dos elementos de suporte 35 em relação ao corpo anelar 34 ocorre em direções opostas, e ao longo de eixos de rotação substancialmente paralelos um ao outro e paralelos à fenda linear definida pelo bocal de saída 27 da válvula de admissão 26, quando ela está na configuração fechada.

[0108] Os elementos de suporte 35, as molas 36 e o corpo anelar 32 são preferivelmente formados em uma só peça, mas alternativamente podem ser formados como peças distintas conectadas umas às outras.

[0109] Os membros de pressionamento 32 estão conectados de maneira fixa aos elementos de suporte 35, de modo a ficarem dispostos paralelamente aos eixos de rotação dos mesmos, ou seja, paralelos à fenda linear definida pelo bocal de saída 27 da válvula de admissão 26, quando ela está na configuração fechada.

[0110] Conforme explicado acima, a membrana 20 está conectada de maneira estanque a fluidos à extremidade de saída 18 do corpo da bomba 11.

[0111] Com relação a isto, a membrana compreende um apêndice de conexão 40 tendo 1im formata eubhetancialmente troancacânico tando uma nrimeaira horda 41 6 1166a caatinda borda 42 unidas por uma parede lateral 43 (figura 2).

[0112] A primeira borda 41 está conectada, de preferência como uma só peça, à superfície externa 22 da membrana 20, em uma posição preferivelmente próxima da extremidade de saída 18 do corpo da bomba 11.

[0113] A segunda borda 42 é uma borda livre inserida em um assento 44 de um flange 45 que conecta a extremidade de saída 18 do corpo da bomba 11 ao duto de distribuição 19 (figura 3).

[0114] O flange 45 é anelar e compreende uma primeira meia-parte 45a e uma segunda meia-parte 45b voltada para a dita meia-parte 45a, conectadas uma à outra.

[0115] A primeira meia-parte 45a está conectada de maneira fixa ao corpo da bomba 11, e a segunda meia-parte 45b está conectada de maneira fixa ao duto de distribuição 19.

[0116] Entre a primeira meia-parte 45a e a segunda meia-parte 45b é formado um assento substancialmente anelar 44 no qual a borda livre 44 do apêndice de conexão 40 fica alojado, conforme ilustrado na figura 3.

[0117] O flange 45 possui uma abertura passante central no interior da qual uma porção de extremidade livre 46 da membrana 20 é inserida.

[0118] A abertura passante central através do flange 45 não está em comunicação fluídica com o volume de trabalho 23, e fica isolada deste último pelo apêndice de conexão 40.

[0119] A porção de extremidade livre 46 da membrana 20 forma uma válvula de distribuição cuja operação será descrita a seguir.

[0120] A porção de extremidade livre 46 da membrana 20 possui, na superfície interna 21 da membrana 20, uma pluralidade de projeções anelares ou em forma de espiral (não ilustradas) que se comportam como uma pluralidade de juntas de vedação quando a válvula de distribuição está fechada.

[0121] Um segundo dispositivo de aperto 47, com a função de garantir o fechamento perfeito da válvula de distribuição e também de acionar o fechamento da mesma, fica ativo na porção de extremidade livre 46 da membrana 20.

[0122] O segundo dispositivo de aperto 47 está disposto fora da membrana 20. Conforme ilietrado nac fintirase anevac n cantindo dienncitivo de anorta 47 eactá dienncetao 2a ineanto da abertura passante do flange 45 e antes do duto de distribuição 19. Em particular, o segundo dispositivo de aperto 47 está disposto na segunda meia-parte 45b do flange 45.

[0123] Como melhor ilustrado na figura 6, o segundo dispositivo de aperto 47 compreende um par de membros de pressionamento 48 configurados para entrarem em contato com a superfície externa 22 da membrana 20 na porção de extremidade livre 46.

[0124] Os membros de pressionamento 48 são preferencialmente formados por um par de hastes tendo uma extensão substancialmente retilínea, sendo uma paralela à outra, de modo a serem capazes de atuar em lados opostos da porção de extremidade livre 46 da membrana 20.

[0125] Os membros de pressionamento 48 são suportadas por uma estrutura de suporte 49 que está acoplada à extremidade de saída 18 do corpo da bomba 11. Mais particularmente, a estrutura de suporte 49 está acoplada no interior da segunda meia- parte 45b do flange 45.

[0126] A estrutura de suporte 49 suporta os membros de pressionamento 48 rotativamente e elasticamente, de modo a permitir que os membros se movam entre uma posição unida, na qual eles atuam na porção de extremidade livre 46 da membrana 20 (conforme ilustrado nas figuras 2 e 3), e uma posição separada, na qual eles permitem que a porção de extremidade livre 46 se expanda (conforme ilustrado na figura 4).

[0127] A estrutura de suporte 49 compreende um par de braços de suporte em formato de “U” 50 acoplados à segunda meia-parte 45b do flange 45 de uma maneira flexível. Em particular, os braços de suporte 50 são rotativos em relação ao flange 45 em oposição aos respectivos pares de molas 51. A rotação dos braços de suporte 50 em relação ao flange 45 ocorre em direções opostas, ao longo de eixos de rotação substancialmente paralelos um ao outro e paralelos aos membros de pressionamento 48.

[0128] Os membros de pressionamento 48 ficam preferencialmente dispostos em uma altura maior, ou seja, mais próximos da extremidade de entrada 16 em relação ao par de molas 51. Deve ser notado que, nas figuras 2 e 3, os membros de pressionamento foram representados em uma altura mais baixa em relação às molas 51.

[0129] Os braços de suporte 50 e as molas 51 são preferivelmente formados em uma só nara q altarnativamente nodem car faitãs a nartir da nocrac dietintac ennertadacs uintac

[0130] Os membros de pressionamento 48 estão fixamente conectados aos braços de suporte 50, de modo a ficarem dispostos paralelamente aos seus eixos de rotação.

[0131] Alternativamente, os membros de pressionamento 48 podem ser do tipo já descrito com relação aos membros de pressionamento 32 do primeiro dispositivo de aperto 31.

[0132] Quando a bomba de deslocamento positivo 10 começa a operar, a membrana 20 está na configuração retraída e o volume de trabalho 23 é preenchido com fluido de trabalho.

[0133] Nessa configuração, a válvula de admissão 26 está fechada, uma vez que uma força atua sobre a sua parede de válvula 29, a qual é gerada pela diferença de pressão entre o duto de admissão 17 e a câmara de trabalho 23, e está direcionada a partir da superfície externa 22 da membrana 20 em direção à sua superfície interna 21 (uma vez que a pressão na câmara de trabalho é maior do que a pressão no duto de admissão).

[0134] A membrana 20 entra em contato com a superfície da parede de válvula 29, de modo que o volume morto entre a membrana 20 e a válvula de admissão 26 é zero ou, em qualquer caso, muito baixo.

[0135] Nessa configuração, os membros de pressionamento 32 do primeiro dispositivo de aperto 31 auxiliam a parede de válvula 29 a manter o bocal de saída 28 da válvula de admissão 26 na posição fechada.

[0136] A válvula de distribuição também está fechada, uma vez que a pressão dentro da câmara de bombeamento 30 é substancialmente igual à pressão no duto de distribuição 19 e a membrana 20 está na configuração retraída.

[0137] A porção de extremidade livre 46 da membrana 20 (que define a válvula de distribuição) permanece, portanto, na posição colapsada, realmente fechando a câmara de bombeamento 30 (em outras palavras, o interior da membrana 20) de maneira estanque a fluidos.

[0138] As projeções anelares presentes no interior da membrana 20 na porção de extremidade livre 46 atuam como juntas, aumentando o grau de vedação estanque a fluidos da válvula de distribuição. IN1201 Alám dicen ne membros de nreceinhamentao 482 dae camtindao dienacsitivo de anerta

47 fazem pressão contra a superfície externa 22 da membrana 20 na porção de extremidade livre 46, aumentando ainda mais o grau de vedação estanque a fluidos da válvula de distribuição.

[0140] Nessa condição, o volume total da câmara de bombeamento 30 (que define o volume morto) é muito baixo, teoricamente tendendo a zero, já que toda a membrana 20 está colapsada sobre si mesma contra a parede de válvula 28 da válvula de admissão 26. Essa configuração inicial está ilustrada na figura 2.

[0141] Quando o fluido de trabalho é extraído do volume de trabalho 23, a membrana 20 se expande diminuindo a pressão dentro da câmara de bombeamento 30.

[0142] A diminuição da pressão no interior da câmara de bombeamento 30 é inversamente proporcional ao volume morto da câmara de bombeamento (quanto menor o volume morto, maior a diminuição de pressão), e, por conseguinte, como tal volume morto é muito limitado (devido ao que foi explicado acima), a diminuição da pressão no interior da câmara de bombeamento 30 é substancial.

[0143] Isto possibilita obter uma excelente altura manométrica da bomba de deslocamento positivo 10, ou, em outras palavras, uma capacidade de extrair líquido a partir de alturas mais baixas, próximas da máxima altura mais baixa teoricamente alcançável.

[0144] A diminuição da pressão dentro da câmara de bombeamento 30 determina a abertura da válvula de admissão 26. De fato, uma força atua sobre a parede de válvula 29 da válvula de admissão 26, gerada pela diferença de pressão entre o duto de admissão 17 e a câmara de bombeamento 30, direcionada a partir da superfície externa 22 da membrana 20 em direção à superfície interna 21 da mesma (uma vez que a pressão na câmara de bombeamento 30 é menor do que a pressão no duto de admissão).

[0145] Os membros de pressionamento 32 do primeiro dispositivo de aperto 31 se afastam sob o impulsionamento da parede de válvula 29 da válvula de admissão 26, permitindo a abertura completa da válvula de admissão 26.

[0146] A válvula de distribuição ainda fica fechada, uma vez que a pressão dentro da câmara de bombeamento 30 é menor do que a pressão no duto de distribuição 19. IN1471 À nonrcão da eavtroamidade livro 46 da mambhrana 90 (mio define a válvila de distribuição) permanece, portanto, na posição colapsada, fechando a câmara de bombeamento 30 de maneira estanque a fluidos.

[0148] A subpressão (diminuição da pressão) dentro da câmara de bombeamento 30 puxa fluido a partir do duto de admissão 17, e a válvula de admissão 26 permite a passagem de líquidos pastosos, e até líquidos contendo sólidos, em direção à câmara de bombeamento 30. Esta configuração está ilustrada na figura 3.

[0149] Quando a câmara de bombeamento 30 (a membrana 20) estiver completamente expandida, ela é preenchida com líquido sugado pelo duto de admissão 17, e fluido de trabalho é bombeado para dentro do volume de trabalho 23.

[0150] A membrana 20 começa a se contrair sob o efeito da maior pressão sobre sua superfície externa 22, acionada pelo fluido de trabalho.

[0151] Neste ponto a válvula de admissão 26 começa a se fechar, já que uma força transmitida pela membrana 20 atua sobre a parede de válvula 29 da mesma.

[0152] De fato, a membrana 20 começa a entrar em contato com a superfície da parede de válvula 29 sob a ação do fluido de trabalho.

[0153] Os membros de pressionamento 32 do primeiro dispositivo de aperto 31 também atuam sobre a superfície da parede de válvula 29, tendendo a fechar o bocal de saída 28 da válvula de admissão 26.

[0154] Em poucos instantes, a válvula de admissão 26 (devido ao seu formato do tipo bico de pato) se fecha completamente.

[0155] Ao mesmo tempo, a válvula de distribuição se abre, uma vez que o líquido contido na câmara de bombeamento 30, sob o efeito do impulsionamento da membrana 20 (causado pelo fluido de trabalho), expande a porção de extremidade livre 46 da membrana 20 (que não está sujeito à ação do fluido de trabalho), superando a resistência oferecida pelos membros de pressionamento 48 do segundo dispositivo de aperto 47. Esta configuração é mostrada na figura 4.

[0156] O líquido sugado é então enviado pelo duto de distribuição 19 até que a membrana 20 atinja novamente a configuração retraída, na qual a válvula de distribuição também se fecha devido ao colapso completo da membrana 20 sobre si mesma (e da sua narcão dae evtramidade livro 46) à dee membros de nreccinnamento 42 de coaniinda dispositivo de aperto 47.

[0157] O ciclo descrito acima recomeça e se repete enquanto o atuador 12 estiver em operação.

[0158] As figuras 7, 8 e 9 ilustram uma segunda forma de incorporação da bomba de deslocamento positivo 10.

[0159] A bomba de deslocamento positivo 10 compreende um corpo de bomba 101 no qual dois atuadores opostos 102 do tipo eletromecânico, hidráulico ou pneumático atuam. Cada atuador 102 compreende um pistão 103 (figura 8) que atua dentro do corpo da bomba 101.

[0160] O corpo da bomba tem preferencialmente um formato cilíndrico, e os atuadores ficam dispostos nas bases do cilindro.

[0161] Em uma região mediana do corpo da bomba 101 e na sua superfície lateral, o corpo da bomba 101 é colocado em comunicação fluida, na extremidade de entrada 106, com um duto de admissão 107 e, na extremidade de saída 108, com um duto de distribuição 109.

[0162] A extremidade de entrada 106 é diametralmente oposta à extremidade de saída

108.

[0163] Como melhor ilustrado na figura 8, duas membranas 120 feitas de material rígido estão inseridas no corpo da bomba 101.

[0164] As duas membranas 120 são opostas uma à outra e estão conectadas a um respectivo atuador 102, em particular a um respectivo pistão 103 do atuador.

[0165] As duas membranas 120 se movem, acionadas pelo respectivo atuador 102, aproximando-se e afastando-se uma da outra.

[0166] As duas membranas 120 se estendem, dentro do corpo da bomba 101, em uma direção substancialmente transversal à direção que separa a extremidade de entrada 106 da extremidade de saída 108, ou, em outras palavras, se estendem substancialmente paralelas às bases do formato cilíndrico do corpo da bomba 101.

[0167] O formato de cada membrana 120 é substancialmente circular, havendo uma parede interna 121 voltada para a parede interna 121 da outra membrana 120, e uma narade evterna 199 valtada nara n reocnectivao atuador 1N9

[0168] Cada membrana 120 é capaz de deslizar dentro do corpo da bomba 101, formando uma vedação estanque a fluidos contra a parede interna 101a do mesmo.

[0169] Cada membrana 120 é preferencialmente feita de material rígido, ou, em outras palavras, de um material adaptado para não se deformar quando acionado pelos respectivos atuadores 102.

[0170] Em particular, as duas membranas são móveis entre uma configuração retraída, na qual elas estão unidas, e uma configuração expandida, na qual elas estão separadas uma da outra.

[0171] As duas membranas 120 envolvem e definem uma câmara de bombeamento 130.

[0172] Em particular, a câmara de bombeamento 130 é definida entre as duas paredes internas 121 das membranas 120.

[0173] O corpo da bomba 101 compreende, na extremidade de entrada 106, um flange de conexão anelar 124 com o duto de admissão 107.

[0174] O flange anelar 124 compreende uma primeira meia-parte 124a e uma segunda meia-parte 124b voltada para a dita meia-parte 124a, conectadas uma à outra.

[0175] A primeira meia-parte 124a está conectada de maneira fixa ao corpo da bomba 101, e a segunda meia-parte 124b está conectada de maneira fixa ao duto de admissão

107.

[0176] O flange 124 possui uma abertura passante central no interior da qual uma válvula de admissão unidirecional 126 é inserida e conectada.

[0177] A válvula de admissão 126 compreende um bocal de admissão 127, um bocal de saída 128, e uma parede de válvula 129, que une o bocal de admissão 127 ao bocal de saída 128 (figura 9).

[0178] A válvula de admissão 126 é uma válvula do tipo bico de pato, ou, em outras palavras, compreende um bocal de admissão 127 tendo um formato cilíndrico não deformável, e um bocal de saída 128 que se deforma, passando da configuração fechada para a configuração aberta.

[0179] O bocal de saída 128, quando está na configuração fechada, apresenta um formato substancialmente unidimensional, ou, em outras palavras, é definido por uma fanda linear (fachada) no quando eetá na ennfiamirmacão aharta aceome 11m formata circular.

[0180] A parede de válvula 129 une o bocal de admissão 1 27 e o bocal de saída 1 28 deformando para permitir que o bocal de saída 1 28 mude de forma passando da configuração fechada para a aberta.

[0181] A parede de válvula 129, portanto, muda de formato ao passar da configuração fechada para a configuração aberta (e vice-versa) na válvula de admissão 126.

[0182] Quando a pressão a jusante da válvula de admissão 126 é maior do que a montante, uma força distribuída é exercida sobre a parede de válvula 129, que a deforma, fazendo com que o bocal de saída 128 assuma a configuração de uma fenda linear (fechada), fechando a válvula de admissão 126.

[0183] Quando a pressão a jusante da válvula de admissão 126 é menor do que a montante, uma força distribuída é exercida sobre a parede de válvula 129, que a deforma, fazendo com que o bocal de saída 128 assuma a configuração circular, abrindo a válvula de admissão 126.

[0184] Conforme ilustrado na figura 8, a válvula de admissão 126 fica pelo menos parcialmente, de preferência completamente, inserida dentro do corpo da bomba 101, mais particularmente dentro da câmara de bombeamento 130. A parede de válvula 129 da válvula de admissão 126 fica pelo menos parcialmente, de preferência completamente, inserida na câmara de bombeamento 130,

[0185] Conforme ilustrado esquematicamente na figura 9, quando as membranas 120 estão na configuração retraída, as respectivas paredes internas 121 das membranas 120 ficam em contato com a parede de válvula 129, ou, em outras palavras, elas ficam apoiadas sobre a parede de válvula 129 acompanhando seu formato.

[0186] Para este propósito, cada membrana 120 compreende uma porção de extremidade 120a contraformada à parede de válvula 129, quando a válvula de admissão 126 está fechada.

[0187] A porção de extremidade 120a de cada membrana 120 fica disposta próximo da parede interna 101a do corpo da bomba, conforme ilustrado na figura 9.

[0188] A porção de extremidade 120a de cada membrana 120 está unida a uma porção nrineinal cubetancialmente nlana 190h da mambrana 190

[0189] Deve ser notado que a porção de extremidade 120a envolve apenas a porção da membrana 120 cuja maior parte interfere com a válvula de admissão 126. Em outras palavras, apenas a porção da membrana 120 interceptada pela projeção da maior parte da válvula de admissão 126 é contraformada à parede da válvula 129.

[0190] O volume entre as membranas 120 e a parede de válvula 129 tende assim a ser zero quando as membranas 120 estão na configuração retraída.

[0191] Quando as membranas 120 estão na configuração expandida (conforme ilustrado na figura 8), a parede interna 121 de cada membrana fica espaçada da parede de válvula 129, permitindo uma abertura perfeita da mesma.

[0192] Um primeiro dispositivo de aperto 131, idêntico ao primeiro dispositivo de aperto 31 descrito com referência à primeira forma de incorporação, está ativo no bocal de saída 128 da válvula de admissão 126.

[0193] O primeiro dispositivo de aperto 131 está disposto entre a superfície interna 121 das membranas 120 e a parede de válvula 129 da válvula de admissão 126.

[0194] Na extremidade de saída 108 do corpo da bomba 101 existe uma válvula de distribuição 146.

[0195] A válvula de distribuição 146 fica preferencialmente disposta fora do corpo da bomba 101 e dentro do duto de distribuição 109, como ilustrado nas figuras 8 e 9.

[0196] A válvula de distribuição 146 é estruturalmente idêntica à válvula de admissão

126.

[0197] Um segundo dispositivo de aperto 147, tendo a função de garantir o fechamento perfeito da válvula de distribuição e também de acionar o fechamento da mesma, está ativo na válvula de distribuição 146.

[0198] O segundo dispositivo de aperto 147 é preferencialmente idêntico ao primeiro dispositivo de aperto 131.

[0199] Quando a bomba de deslocamento positivo inicia sua operação, as membranas 120 estão na configuração retraída (figura 9).

[0200] Nessa configuração, a válvula de admissão 126 está fechada, uma vez que uma força atua sobre a sua parede de válvula 129, gerada pela diferença de pressão entre o Auta dao admiceão 1N7 o 2 câmara do hambeamentoa 120 Nocea enndirão no dita de admissão 107 a pressão é maior do que na câmara de bombeamento 130.

[0201] As membranas 120 entram em contato, através da porção de extremidade 120a, com a superfície da parede de válvula 129, de modo que o volume morto entre as membranas 120 e a válvula de admissão 126 é zero ou, em qualquer caso, muito baixo.

[0202] Nessa configuração, os membros de pressionamento do primeiro dispositivo de aperto 131 auxiliam a parede de válvula 129 a manter o bocal de saída 128 da válvula de admissão 126 na posição fechada.

[0203] A válvula de distribuição 146 também está fechada, já que a pressão dentro da câmara de bombeamento 130 é substancialmente igual à pressão no duto de distribuição 109, e a membrana 120 está em configuração retraída.

[0204] Além disso, os membros de pressionamento do segundo dispositivo de aperto 147 ajudam a superfície da válvula a manter o bocal de saída da válvula de distribuição 146 na posição fechada.

[0205] Nessa condição, o volume total da câmara de bombeamento 130 (que define o volume morto) é muito baixo, uma vez que as duas membranas 120 estão em contato substancial e em contato com a parede de válvula 129 da válvula de admissão 126. O volume morto é substancialmente determinado pelo volume interno da válvula de distribuição 146.

[0206] Quando as duas membranas 120 se afastam, o volume da câmara de bombeamento 130 se expande, diminuindo a pressão dentro da câmara de bombeamento

130.

[0207] A diminuição de pressão dentro da câmara de bombeamento 130 é inversamente proporcional ao volume morto da própria câmara de bombeamento (quanto menor o volume morto, maior a diminuição de pressão) e, portanto, como esse volume morto é muito baixo (devido ao que foi explicado acima), a diminuição da pressão no interior da câmara de bombeamento 130 é substancial.

[0208] Isto possibilita obter uma excelente altura manométrica da bomba de deslocamento positivo 10, ou, em outras palavras, uma capacidade de extrair líquido a partir de alturas mais baixas, próximas da máxima altura mais baixa teoricamente alcancável

[0209] A diminuição da pressão dentro da câmara de bombeamento 130 determina a abertura da válvula de admissão 126.

[0210] Os membros de pressionamento do primeiro dispositivo de aperto 131 se afastam sob o impulsionamento da parede de válvula 129 da válvula de admissão 126, permitindo a abertura completa da válvula de admissão 126.

[0211] A válvula de distribuição 146 ainda está fechada, uma vez que a pressão dentro da câmara de bombeamento 130 é menor do que a pressão no duto de distribuição 109.

[0212] A subpressão (diminuição da pressão) no interior da câmara de bombeamento 130 puxa fluido a partir do duto de admissão 107, e a válvula de admissão 126 permite a passagem de líquidos pastosos, e até líquidos contendo sólidos, em direção à câmara de bombeamento 130.

[0213] Quando a câmara de bombeamento 130 está completamente expandida, ela é preenchida com líquido puxado a partir do duto de admissão 107.

[0214] As membranas 120 começam a se aproximar mais sob o efeito dos respectivos atuadores 102.

[0215] Neste ponto, a válvula de admissão 126 começa a se fechar, uma vez que a pressão no interior da câmara de bombeamento 130 começa a aumentar.

[0216] Os membros de pressionamento do primeiro dispositivo de aperto 131 atuam na superfície da válvula 129, tendendo a fechar o bocal de saída 128 da válvula de admissão

126.

[0217] Em poucos instantes, a válvula de admissão 126 (devido ao seu formato do tipo bico de pato) se fecha completamente.

[0218] Ao mesmo tempo, a válvula de distribuição 146 se abre, já que o líquido contido na câmara de bombeamento 130, sob o efeito do impulsionamento das membranas 120, enche a válvula de distribuição 146. Esta configuração é mostrada na figura 8.

[0219] O líquido sugado é então enviado pelo duto de distribuição 109 até que as membranas 120 atinjam novamente a configuração retraída, na qual a válvula de distribuição 146 também se fecha.

[0220] O ciclo descrito acima recomeça e se repete enquanto os atuadores 102 estiverem AM ARArarãn

[0221] A figura 10 ilustra uma terceira forma de incorporação da bomba de deslocamento positivo 10.

[0222] A bomba de deslocamento positivo 10 compreende um corpo de bomba 201 no qual dois atuadores opostos 202, do tipo eletromecânico, hidráulico ou pneumático, atuam. Cada atuador 202 compreende um pistão 203 que atua dentro do corpo da bomba

201.

[0223] O corpo da bomba apresenta preferencialmente um formato cilíndrico, e os atuadores ficam dispostos nas bases do cilindro.

[0224] Em uma região mediana do corpo da bomba 201 e na superfície lateral da mesma, o corpo da bomba 201 é colocado em comunicação fluídica, na extremidade de entrada 206, com um duto de admissão 207, e na extremidade de saída 208, com um duto de distribuição 209.

[0225] A extremidade de entrada 206 é diametralmente oposta à extremidade de saída

208.

[0226] Duas membranas 220 feitas de material flexível, como por exemplo borracha natural, estão inseridas no corpo da bomba 201.

[0227] As duas membranas 220 são opostas uma à outra, e estão conectadas de maneira estanque a fluidos à extremidade de entrada 106 e à extremidade de saída 208 do corpo da bomba 201, de modo que uma câmara de bombeamento 230 é formada entre uma parede interna 221 de cada membrana e o corpo da bomba 201.

[0228] Um volume de trabalho 223 é definido entre as paredes externas 222 das membranas 220 e o respectivo atuador 202.

[0229] Com relação a isto, cada atuador 202 compreende uma placa 204, voltada para a respectiva membrana 220 e contida dentro do corpo da bomba 201. Cada placa 204 está conectada a um respectivo pistão 203 do atuador 202, de modo a mover-se a partir da, e em direção à, membrana 220.

[0230] O volume de trabalho 223 é preenchido com um fluido de trabalho como, por exemplo, óleo ou água.

[0231] Quando um atuador 202 é acionado em direção à respectiva membrana 220, o Kanidao de trabalha eaverre uma nraceão enhro 2a membrana 990 ane nEAVACa à enntrarão desta última em uma configuração retraída.

[0232] A pressão exercida pelo fluido de trabalho em cada membrana 220 é distribuída substancialmente uniformemente ao longo de toda a parede externa 222 de cada membrana 220.

[0233] Quando um atuador 202 é acionado de maneira a afastar-se da respectiva membrana 220, a membrana 220 se expande.

[0234] O corpo da bomba 201 compreende, na extremidade de entrada 206, um flange de conexão anelar 224 com o duto de admissão 207.

[0235] O flange anelar 224 compreende uma primeira meia-parte e uma segunda meia- parte voltada para a dita primeira meia-parte, conectadas uma à outra.

[0236] A primeira meia-parte está conectada de maneira fixa ao corpo da bomba 201, e a segunda meia-parte está conectada de maneira fixa ao duto de admissão 207.

[0237] Entre as primeira e segunda meias-partes do flange 224 é possível formar um assento de alojamento substancialmente anelar, no qual fica alojada uma borda livre de cada membrana 220.

[0238] O flange 224 possui uma abertura passante central no interior da qual uma válvula de admissão unidirecional 226 é inserida e conectada.

[0239] A válvula de admissão 226 compreende um bocal de admissão 227, um bocal de saída 228, e uma parede de válvula 229 que une o bocal de admissão 227 ao bocal de saída 228.

[0240] A válvula de admissão 226 é uma válvula do tipo bico de pato, ou, em outras palavras, compreende um bocal de admissão 227 tendo um formato cilíndrico não deformável, e um bocal de saída 228 que se deforma, passando da configuração fechada para a configuração aberta.

[0241] O bocal de saída 228, quando está na configuração fechada, apresenta um formato substancialmente unidimensional, ou seja, é definido por uma fenda linear (fechada), e quando está na configuração aberta, assume um formato circular.

[0242] A parede de válvula 229 une o bocal de admissão 227 e o bocal de saída 228 deformável, permitindo que o bocal de saída 228 mude seu formato, passando da ennfiairacão fachada nara 2 aharta

[0243] A parede de válvula 229, portanto, muda de formato ao passar da configuração fechada para a aberta (e vice-versa) na válvula de admissão 226.

[0244] A válvula de admissão 226 fica pelo menos parcialmente, de preferência completamente, inserida na câmara de bombeamento 230. A parede de válvula 229 da válvula de admissão 226 fica pelo menos parcialmente, de preferência completamente, inserida na câmara de bombeamento 230. Em particular, a parede de válvula 229 da válvula de admissão 226 fica pelo menos parcialmente, de preferência completamente, inserida entre as duas membranas 220.

[0245] Como pode ser observado na figura 10, a válvula de admissão 226 está inserida entre as duas membranas 220.

[0246] Quando as membranas 220 estão na configuração retraída, a parede interna 221 da membrana fica em contato próximo com a parede de válvula 229, ou, em outras palavras, fica apoiada sobre a parede de válvula 229 acompanhando seu formato.

[0247] O volume entre a membrana 220 e a parede de válvula 229 tende a ser zero quando a membrana 220 está na configuração retraída.

[0248] Quando a membrana 220 está na configuração expandida (conforme ilustrado na figura 10), a parede interna 221 da membrana fica espaçada da parede de válvula 229, permitindo uma abertura perfeita da mesma.

[0249] Um primeiro dispositivo de aperto 231, idêntico ao primeiro dispositivo de aperto 31 e ao primeiro dispositivo de aperto 131 descritos com referência à primeira e à segunda formas de incorporação, está ativo no bocal de saída 228 da válvula de admissão

226.

[0250] O primeiro dispositivo de aperto 231 está disposto entre a superfície interna 221 das membranas 220 e a parede de válvula 229 da válvula de admissão 226.

[0251] Na extremidade de saída 208 do corpo da bomba 201 existe uma válvula de distribuição 246.

[0252] A válvula de distribuição 246 está preferencialmente disposta fora do corpo da bomba 201 e dentro do duto de distribuição 209, como ilustrado na figura 10.

[0253] A válvula de distribuição 246 é estruturalmente idêntica à válvula de admissão

IR

[0254] Um segundo dispositivo de aperto 247, tendo a função de assegurar o fechamento perfeito da válvula de distribuição e também de acionar o fechamento da mesma, está ativo na válvula de distribuição 246.

[0255] O segundo dispositivo de aperto 247 é preferencialmente idêntico ao primeiro dispositivo de aperto 231.

[0256] Quando a bomba de deslocamento positivo começa a operar, as membranas 220 estão na configuração retraída.

[0257] Nessa configuração, a válvula de admissão 226 está fechada, uma vez que uma força atua sobre a sua parede de válvula 229, gerada pela diferença de pressão entre o duto de admissão 207 e a câmara de bombeamento 230. Nessa condição, no duto de admissão 207 a pressão é superior à pressão da câmara de bombeamento 230.

[0258] As membranas 220 entram em contato com a superfície da parede de válvula 229, de modo que o volume morto entre as membranas 220 e a válvula de admissão 226 é zero ou, em qualquer caso, muito baixo.

[0259] Nessa configuração, os membros de pressionamento do primeiro dispositivo de aperto 231 ajudam a superfície da válvula 229 a manter o bocal de saída 228 da válvula de admissão 226 na posição fechada.

[0260] A válvula de distribuição 246 também está fechada, já que a pressão dentro da câmara de bombeamento 230 é substancialmente igual à pressão no duto de distribuição 209, e a membrana 220 está na configuração retraída.

[0261] Além disso, os membros de pressionamento do segundo dispositivo de aperto 247 ajudam a superfície da parede de válvula a manter o bocal de saída da válvula de distribuição 246 na posição fechada.

[0262] Nessa condição, o volume total da câmara de bombeamento 230 (que define o volume morto) é muito baixo, uma vez que as duas membranas 220 estão em contato substancial e em contato com a parede de válvula 229 da válvula de admissão 226. O volume morto é determinado substancialmente pelo volume interno da válvula de distribuição 246.

[0263] Quando as duas membranas 220 se afastam (devido ao movimento das placas IN4 afactandn=-ce dac rocnartivase membranas 990% A veliime da câmara doe hambeamento

230 se expande, diminuindo a pressão dentro da câmara de bombeamento 230.

[0264] A diminuição da pressão dentro da câmara de bombeamento 230 é inversamente proporcional ao volume morto da própria câmara de bombeamento (quanto menor o volume morto, maior a diminuição da pressão) e, portanto, uma vez que esse volume morto é muito limitado (devido ao que foi explicado acima), a diminuição da pressão no interior da câmara de bombeamento 230 é substancial.

[0265] Isto possibilita obter uma excelente altura manométrica da bomba de deslocamento positivo 10, ou, em outras palavras, uma capacidade de extrair líquido a partir de alturas mais baixas, próximas da máxima altura mais baixa teoricamente alcançável.

[0266] A diminuição da pressão dentro da câmara de bombeamento 230 determina a abertura da válvula de admissão 226.

[0267] Os membros de pressionamento do primeiro dispositivo de aperto 231 se afastam sob o impulsionamento da parede de válvula 229 da válvula de admissão 226, permitindo a abertura completa da válvula de admissão 226.

[0268] A válvula de distribuição 246 ainda está fechada, uma vez que a pressão dentro da câmara de bombeamento 230 é menor do que a pressão no duto de distribuição 209. Esta configuração é mostrada na figura 10.

[0269] A subpressão (diminuição da pressão) no interior da câmara de bombeamento 230 puxa fluido a partir do duto de admissão 207, e a válvula de admissão 226 permite a passagem de líquidos pastosos, e até líquidos contendo sólidos, em direção à câmara de bombeamento 230.

[0270] Quando a câmara de bombeamento 230 está completamente expandida, ela é preenchida com líquido sugado pelo duto de admissão 207.

[0271] As membranas 220 começam a se mover juntas sob o efeito do movimento conjunto das placas 204.

[0272] Neste ponto, a válvula de admissão 226 começa a se fechar, uma vez que a pressão no interior da câmara de bombeamento 230 começa a aumentar.

[0273] Os membros de pressionamento do primeiro dispositivo de aperto 231 atuam na ennorfício da naredo de válviila 990 tandenda 2 fachar nº haoral dae caída 9992 da válvula de admissão 226.

[0274] Em poucos instantes, a válvula de admissão 226 (devido ao seu formato do tipo bico de pato) se fecha completamente.

[0275] Ao mesmo tempo, a válvula de distribuição 246 se abre, já que o líquido contido na câmara de bombeamento 230, sob o efeito do impulsionamento das membranas 220, enche a válvula de distribuição 246.

[0276] O líquido sugado é então enviado pelo duto de distribuição 209 até que as membranas 220 atinjam novamente a configuração retraída, na qual a válvula de distribuição 246 também se fecha.

[0277] O ciclo descrito acima recomeça e se repete enquanto os atuadores 202 estiverem em operação.

[0278] Obviamente, aqueles versados na técnica, a fim de satisfazer requisitos específicos e contingentes, podem fazer numerosas modificações e variantes na bomba de deslocamento positivo da presente invenção, todas sendo, em qualquer caso, abrangidas pelo escopo de proteção definido pelas reivindicações a seguir.

Claims (13)

Reivindicações

1. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), compreendendo: - um corpo de bomba (11, 101, 201) incluindo uma extremidade de entrada (16, 106, 206) e uma extremidade de saída (18, 108, 208); - uma câmara de bombeamento (30, 130, 230) disposta entre a referida extremidade de entrada (16, 106, 206) e a citada extremidade de saída (18, 108, 208); - pelo menos uma membrana (20, 120, 220) ativa na câmara de bombeamento (30, 130, 230) e móvel entre uma configuração expandida, na qual o volume da câmara de bombeamento (30, 130, 230) é máximo, e uma configuração retraída, na qual o volume da câmara de bombeamento (30, 130, 230) é mínimo; - uma válvula de distribuição (46, 146, 246) disposta próximo da extremidade de saída (18, 108, 208) do corpo da bomba (11, 101, 201); - uma válvula de admissão (26, 126, 226) compreendendo um bocal de admissão (27, 127, 227), um bocal de saída (28, 128, 228), e uma parede de válvula (29, 129, 229) que une o bocal de admissão (27, 127, 227) ao bocal de saída (28, 128, 228), tal bocal de admissão (27, 127, 227) estando acoplado à extremidade de entrada (16, 106, 206) do corpo da bomba (11, 101, 201), e o bocal de saída (28, 108, 208) estando inserido na câmara de bombeamento (30, 130, 230), com a bomba (10) sendo caracterizada por pelo menos uma referida membrana (20, 120, 220), quando está na configuração retraída, aderir à parede de válvula (29, 129, 229) da válvula de admissão (26, 126, 226), e a válvula de admissão ter seu bocal de saída fechado.

2. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por, quando a mencionada membrana (20, 120, 220) está na configuração expandida, o bocal de saída (28, 128, 228) da válvula de admissão (26, 126, 226) ficar aberto, com a membrana (20, 120, 220) não entrando em contato com a válvula de admissão (26, 126, 226).

3. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por compreender um primeiro dispositivo de aperto (31, 131, 231), ativo no bocal de saída (28, 128, 228) da válvula de admissão (26, 196 99) A incaridh na refarida câmara do hambeamento (20 120 920 nara fachar 1 citado bocal de saída (28, 128, 228) de modo estanque a fluidos, quando a membrana (20, 120, 220) estiver na configuração retraída.

4. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por o referido primeiro dispositivo de aperto (31, 131, 231) compreender um par de membros de pressionamento opostos (32), ativos no bocal de saída (28, 128, 228) da válvula de admissão (26, 126, 226), com tais membros de pressionamento (32) estando acoplados rotativamente e elasticamente à extremidade de entrada (16, 106, 206) do corpo da bomba (11, 101, 201) de maneira à moverem-se entre uma posição unida, na qual eles fecham o bocal de saída (28, 128, 228) da válvula de admissão (26, 126, 226), e uma condição separada, na qual eles deixam aberto o bocal de saída (28, 128, 228) da válvula de admissão (26, 126, 226).

5. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por pelo menos uma referida membrana (20, 120, 220) ser uma membrana substancialmente tubular (20) cujo volume interno define a câmara de bombeamento (30), acoplada à extremidade de entrada (16) e à extremidade de saída (18) do corpo da bomba (11), sendo deformável entre a configuração expandida e a configuração retraída.

6. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a referida membrana (20) compreender um apêndice de conexão (40) tendo uma primeira borda (41) que se estende a partir de uma superfície externa (22) da membrana (20), e uma segunda borda livre (42) acoplada de maneira estanque a fluidos à extremidade de saída (18) do corpo da bomba (11).

7. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por a referida válvula de distribuição ser definida por uma porção de extremidade livre (46) da membrana (20), que se estende para além da primeira borda (41) do apêndice de conexão (40) em direção à extremidade de saída (18) do corpo da bomba (11).

8. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizada por o referido corpo (11) da bomba compreender ima ahartiira dae trabalha (112) em enmiinicacãa fAnídica cenm uma fonte de fluida de trabalho, com o volume interno da mencionada membrana (20) ficando isolado do referido fluido de trabalho, em que um volume de trabalho (23) é definido entre a citada membrana (20) e o dito corpo da bomba (11), com tal volume de trabalho (23) estando configurado para ser preenchido com o, e ser pelo menos parcialmente esvaziado do, mencionado fluido de trabalho.

9. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por compreender duas membranas rígidas opostas (120) que definem a referida câmara de bombeamento (130), com cada membrana (120) compreendendo uma porção de extremidade (120a) contraformada em relação ao formato da parede de válvula (129) da válvula de admissão (126), quando o bocal de saída (128) da válvula de admissão (126) está fechado.

10. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por cada membrana (120) estar configurada para mover-se entre a configuração expandida e a configuração retraída por meio de membros atuadores (102) eletromecânicos, hidráulicos ou pneumáticos.

11. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por compreender duas membranas flexíveis opostas (220) que definem a referida câmara de bombeamento (230), com cada membrana (220) estando acoplada à extremidade de entrada (106) e à extremidade de saída (108) do corpo da bomba (101), sendo deformável entre a configuração expandida e a configuração retraída.

12. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por compreender um par de câmaras de trabalho (223) contendo um fluido de trabalho isolado da câmara de bombeamento (230) pelas citadas membranas (220), com membros atuadores (202) sendo ativos no referido fluido de trabalho de modo a transmitirem uma pressão para as mencionadas membranas (220), fazendo com que elas alternem da configuração retraída para a configuração expandida, e vice-versa.

13. BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a pressão exercida sobre a mencionada membrana (ID 190º 990% Aaando ela eaetá na enndicrão retraída car dicetribiuíída do maneira substancialmente uniforme e direcionada para a referida câmara de bombeamento (30, 130 230).