BRPI0924510B1 - bomba - Google Patents

Abstract

BOMBA, E, VALVULA BIDIRECIONAL. Uma bomba que tem uma forma substancialmente cilindrica e que define uma cavidade formada por uma parede lateral fechada em ambas as extremidades por paredes de extremidade em que a cavidade contem urn fluido e revelada. Uma bomba ainda compreende urn atuador associado operativamente a pelo menos uma das paredes de extremidade para causar urn movimento oscilatorio da parede de extremidade impulsionada para gerar oscilaQoes de deslocamento da parede de extremidade impulsionada dentro da cavidade. Uma bomba ainda compreende urn isolador associado operativamente a uma parte perifGrica da parede de extremidade impulsionada para reduzir a diminuipSo das oscilaQoes de deslocamento. Uma bomba ainda compreende uma valvula para controlar o fluxo de fluido atraves da valvula. A valvula tem a primeira e segunda chapas com deslocamento de aberturas e uma parede lateral disposta entre as chapas ao redor do penmetro das chapas para format uma cavidade em comunicaqao fluida com as aberturas. A valvula ainda compreende uma chapa disposta e mdvel entre a primeira e segunda chapas e tendo aberturas substancialmente deslocadas dets aberturas de uma chapa e substancialmente alinhadas as aberturas da outra chapa. A chapa e motivada entre as duas chapas em reposta a uma (...).

Description

HISTORICO DA INVENCAO 1. CAMPO DA INVENCAO

[001] As realizagoes ilustrativas da invenção se referem, de forma geral, a bomba para fluido e, mais especificamente, a uma bomba que tern uma cavidade substancialmente em forma de disco com paredes de extremidade substancialmente circulares e uma parede lateral e uma valvula para controlar o fluxo de fluido atraves da bomba.

2. DESCRIÇÃO DA TECNICA relacionada

[002] A geragao de oscilagoes de pressao da alta amplitude em cavidades fechadas recebeu atengao significativa nos campos de compressores termoacusticos e do tipo de bomba. Desenvolvimentos recentes em acustica nao linear permitiram a geragao de ondas de pressao com maiores amplitudes que se acreditava serem possiveis anteriormente.

[003] E conhecido utilizar ressonancia acustica para alcangar bombeamento de fluido das entradas e saidas definidas. Isso pode ser alcangado utilizando uma cavidade cilindrica com urn acionador acustico em uma extremidade, que aciona uma acustica de ondas estacionarias. Nessa uma cavidade cilindrica, a onda de pressao acustica tern amplitude limitada. Cavidades de segao transversal que variam, como cone, cone de tentaculo, bulbo foram utilizadas para alcangar oscilagoes de pressao da alta amplitude, aumentando, portanto, de maneira significativa o efeito de bombeamento. Nessas ondas de alta amplitude os mecanismos nao lineares com dissipagao de energia foram suprimidos. Entretanto, a ressonancia acustica de alta amplitude nao foi empregada dentro de cavidades em forma de disco na qual oscilagoes de pressao radial sao excitadas ate recentemente. 0 Pedido de Patente Internacional N° PCT/GB2006/001487, publicado como WO 2006/111775 (o Pedido '487), revela uma bomba que tern uma cavidade substancialmente em forma de disco com uma alta proporqao de aspecto, isto e, a proporpao do raio da cavidade para a altura da cavidade.

[004] Essa uma bomba tern uma cavidade substancialmente cilindrica que compreende uma parede lateral fechada em cada extremidade por paredes de extremidade. A bomba tambem compreende urn atuador que aciona uma das paredes de extremidade para oscilar em uma direqao substancialmente perpendicular a superficie da parede de extremidade impulsionada. 0 perfil espacial do movimento da parede de extremidade impulsionada e descrito como sendo correspondente ao perfil espacial das oscilaqoes de pressao de fluido dentro da cavidade, urn estado aqui descrito como correspondencia de modo. Quando a bomba e correspondida em modo, o trabalho realizado pelo atuador no fluido na cavidade adiciona de maneira construtiva atraves da parede de extremidade impulsionada superficie, melhorando, assim, a amplitude da oscilaqao de pressao na cavidade e liberando a bomba de alta eficiencia. Em uma bomba que nao e correspondida em modo, pode haver areas da parede de extremidade em que o trabalho realizado pela parede de extremidade no fluido reduz em vez de aumentar a amplitude da oscilaqao de pressao de fluido no fluido dentro da cavidade. Assim, o trabalho util realizado pelo atuador no fluido e reduzido e a bomba se torna menos eficiente. A eficiencia de uma bomba correspondida em modo e dependente da interface entre a parede de extremidade impulsionada e a parede lateral. E desejavel manter a eficiencia dessa bomba ao estruturar a interface de maneira que nao se reduza ou diminua o movimento da parede de extremidade impulsionada, atenuando, assim, qualquer redupao na amplitude das oscilapoes de pressao de fluido dentro da cavidade.

[005] Essas bombas tambem requerem uma valvula para controlar o fluxo de fluido atraves da bomba e, mais especificamente, uma valvula que e capaz de operar em altas frequencies. As valvulas convencionais tipicamente operam em frequencies menores abaixo de 500 Hz para uma variedade de aplicapoes. Por exemplo, muitos compressores convencionais operam tipicamente a 50 ou 60 Hz. Compressores de ressonancia linear conhecidos na tecnica operam entre 150 e 350 Hz. Entretanto, muitos dispositivos eletronicos portateis incluindo dispositivos medicos requerem bombas para liberapao de uma pressao positiva ou que proveem urn vacuo que sao relativamente pequenas em tamanho e e vantajoso para essas bombas serem inaudiveis na operapao de maneira a prover operapao discreta. Para alcanpar esses objetivos, essas bombas devem operar em frequencies muito altas, precisando de valvulas capazes de operar a cerca de 20 kHz e maior, o que nao e comumente disponivel. Para operar nessas altas frequencies, a valvula deve ser responsiva a uma pressao de oscilapao de alta frequencia que pode ser retificada para criar urn fluxo de fluido liquido atraves da bomba.

SUMARIO

[006] De acordo com uma realizapao da invenpao, o atuador da bomba descrito acima causa urn movimento oscilatorio da parede de extremidade impulsionada ("oscilapoes de deslocamento") em uma direpao substancialmente perpendicular a parede de extremidade ou substancialmente paralela ao eixo longitudinal da cavidade cilindrica, doravante mencionadas como "oscilagoes axiais" da parede de extremidade impulsionada dentro da cavidade. As oscilagoes axiais da parede de extremidade impulsionada geram "oscilagoes de pressao" substancialmente proporcionais de fluido dentro da cavidade criando uma distribuigao de pressao radial que se aproxima de uma fungao de Bessel do primeiro tipo, conforme descrito no Pedido '487 que e aqui incorporado por referenda, como oscilagoes doravante mencionadas como "oscilagoes radiais" da pressao do fluido dentro da cavidade. Uma parte da parede de extremidade impulsionada entre o atuador e a parede lateral prove uma interface com a parede lateral da bomba que reduz a diminuigao das oscilagoes de deslocamento para atenuar qualquer redugao das oscilagoes de pressao dentro da cavidade, essa parta sendo doravante mencionada como urn "isolador". As realizagoes ilustrativas do isolador sao associadas de maneira operative com a parte periferica da parede de extremidade impulsionada para reduzir a diminuigao das oscilagoes de deslocamento.

[007] De acordo com outra realizagao da invenção, uma bomba compreende urn corpo de bomba que tern uma forma substancialmente cilindrica que define uma cavidade formada por uma parede lateral fechada em ambas as extremidades pelas paredes de extremidade substancialmente circulares, pelo menos uma das paredes de extremidade sendo uma parede de extremidade impulsionada que tern uma parte central e uma parte periferica adjacente a parede lateral, em que a cavidade contem urn fluido quando em uso. A bomba ainda compreende urn atuador associado operativamente a parte central da parede de extremidade impulsionada para causar urn movimento oscilatorio da parede de extremidade impulsionada, gerando, portanto, oscilagoes de deslocamento da parede de extremidade impulsionada em uma diregao substancialmente perpendicular a ela com urn n6 anular entre o centro da parede de extremidade impulsionada e da parede lateral quando em uso. A bomba ainda compreende urn isolador operativamente associado a parte periferica da parede de extremidade impulsionada para reduzir amortecimento das oscilagoes de deslocamento causado pela conexao da parede de extremidade a parede lateral da cavidade. A bomba ainda compreende uma primeira abertura disposta a cerca do centro de uma das paredes de extremidade, e uma segunda abertura disposta em qualquer outra localizagao no corpo de bomba, por meio das quais as oscilagoes de deslocamento geram oscilagoes radiais de pressao do fluido dentro da cavidade do dito corpo de bomba causando o fluxo de fluido atraves das ditas aberturas.

[008] De acordo ainda com outra realizagao da invenção, a bomba compreende uma valvula disposta na primeira ou na segunda abertura para controlar o fluxo de fluido atraves da bomba. A valvula compreende uma primeira chapa que tem aberturas que se estendem, de maneira geral, perpendicular atraves das mesmas e uma segunda chapa tambem tendo aberturas que se estendem, de maneira geral, perpendicular atraves das mesmas, em que as aberturas da segunda chapa sao substancialmente deslocadas das aberturas da primeira chapa. A valvula ainda compreende uma parede lateral disposta entre a primeira e a segunda chapa, em que a parede lateral e fechada ao redor do perimetro da primeira e segunda chapas para formar uma cavidade entre a primeira e segunda chapas em comunicagao fluida com as aberturas da primeira e segunda chapas. A valvula ainda compreende uma chapa disposta e movel entre a dita chapa e a dita segunda chapa, a dita chapa tendo aberturas substancialmente deslocadas das aberturas da dita primeira chapa e substancialmente alinhadas as primeiras aberturas da dita segunda chapa. A chapa e motivada entre a primeira e segunda chapas em resposta a uma alteragao na diregao da pressao diferencial do fluido atraves da valvula.

[009] Outros objetos, caracteristicas e vantagens das realizagoes ilustrativas sao aqui descritos e irao se tornar aparentes com referenda aos desenhos e a descrigao detalhada a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] As Figuras 1A a 1C apresentam uma vista em segao transversal esquematica de uma primeira bomba, de acordo com uma realizagao ilustrativa da invenção, que prove uma pressao positiva, urn grafico das oscilagoes de deslocamento da parede de extremidade impulsionada da bomba, e urn grafico das oscilagoes de pressao do fluido dentro da cavidade da bomba.

[0011] A Figura 2 apresenta uma vista superior esquematica da primeira bomba da Figura 1A.

[0012] A Figura 3 apresenta uma vista em segao transversal esquematica de uma segunda bomba, de acordo com uma realizagao ilustrativa da invenção, que prove uma pressao negativa.

[0013] A Figura 4 apresenta uma vista em segao transversal esquematica de uma terceira bomba, de acordo com uma realizagao ilustrativa da invenção, que tern uma base frusto-conica.

[0014] A Figura 5 apresenta uma vista em segao transversal esquematica de uma quarta bomba, de acordo com outra realizagao ilustrativa da invenção, incluindo dois atuadores.

[0015] A Figura 6A apresenta uma vista em segao transversal esquematica da bomba da Figura 3, e a Figura 6B apresenta urn grafico de oscilapoes de pressao do fluido dentro da bomba, conforme apresentado na Figura 1C.

[0016] A Figura 6C apresenta uma vista em segao transversal esquematica de uma realizagao ilustrativa de uma valvula utilizada na bomba da Figura 3.

[0017] A Figura 7A apresenta uma vista em segao transversal esquematica de uma realizagao ilustrativa de uma valvula em uma posigao fechada, e a Figura 7B apresenta uma vista em segao explorada da valvula da Figura 7A considerada ao longo da linha 7B-7B na Figura 7D.

[0018] A Figura 7C apresenta uma vista em perspective esquematica da valvula da Figura 7B.

[0019] A Figura 7D apresenta uma vista superior esquematica da valvula da Figura 7B.

[0020] A Figura 8A apresenta uma vista em segao transversal esquematica da valvula na Figura 7B em uma posigao aberta quando os fluxos de fluido atravessam a valvula.

[0021] A Figura 8B apresenta uma vista em segao transversal esquematica da valvula na Figura 7B na transigao entre as posigoes aberta e fechada.

[0022] A Figura 9A apresenta urn grafico de uma pressao diferencial de oscilagao aplicada atraves da valvula da Figura 7B, de acordo com uma realizagao ilustrativa.

[0023] A Figura 9B apresenta urn grafico de urn ciclo de operagao da valvula da Figura 7B entre uma posigao aberta e fechada.

[0024] A Figura 10 apresenta uma vista em segao transversal esquematica de uma parte da valvula da Figura 7B na posigao fechada, de acordo com uma realizagao ilustrativa.

[0025] A Figura 11A apresenta uma vista em segao transversal esquematica de uma versao modificada da valvula da Figura 7B que tem aberturas de liberagao.

[0026] A Figura 11B apresenta a vista em segao transversal esquematica de uma parte da valvula na Figura 11A.

[0027] A Figura 12A apresenta uma vista em segao transversal esquematica de duas valvulas da Figura 7B, uma das quais e revertida para permitir o fluxo de fluido na diregao oposta da outra, de acordo com uma realizagao ilustrativa.

[0028] A Figura 12B apresenta uma vista superior esquematica das valvulas apresentadas na Figura 12A.

[0029] A Figura 12C apresenta urn grafico dos ciclos de operagao das valvulas da Figura 12A entre uma posigao aberta e fechada.

[0030] A Figura 13 apresenta uma vista em segao transversal esquematica de uma valvula bidirecional que tem duas partes de valvula que permitem o fluxo de fluido em diregoes opostas com ambas as partes de valvula que tem uma posigao normalmente fechada, de acordo com uma realizagao ilustrativa.

[0031] A Figura 14 apresenta uma vista superior esquematica das valvulas bidirecionais da Figura 13.

[0032] A Figura 15 apresenta uma vista em segao transversal esquematica de uma valvula bidirecional que tem duas partes de valvula que permitem fluxo de fluido em diregdes opostas com uma parte da valvula tendo uma posigao normalmente fechada e a outra tendo uma posigao normalmente aberta, de acordo com uma realizagao ilustrativa.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAGOES ILUSTRATIVAS

[0033] Na seguinte descrigao detalhada de diversas realizagoes ilustrativas, e feita referenda aos desenhos que seguem que formam uma parte dela, e nos quais e apresentado por maior das realizagoes preferidas da ilustragao nas quais a invenção pode ser praticada. Essas realizagoes sao descritas em detalhes suficientes para permitir que os tecnicos no assunto pratiquem a invenção e se entende que outras realizagoes podem ser utilizadas e que alteragoes de estrutura logica, mecanica, eletrica ou quimica podem ser feitas sem se desviar co espirito ou escopo da invenção. Para evitar detalhes nao necessities para permitir que os tecnicos no assunto pratiquem as realizagoes aqui descritas, a descrigao pode omitir determinadas informagoes conhecidas aos tecnicos no assunto. A seguinte descrigao detalhada nao deve, portanto, ser considerada no sentido limitante, e o escopo das realizagoes ilustrativas e definido somente pelas reivindicaçoes anexas.

[0034] A Figura 1A e uma vista em segao transversal esquematica de uma bomba 10, de acordo com uma realizagao ilustrativa da invenção. Tambem com referenda a Figura IB, a bomba 10 compreende urn corpo de bomba que tem uma forma substancialmente cilindrica incluindo uma parede cilindrica 19 fechada em uma extremidade por uma base 18 e fechada em outra extremidade por uma chapa de extremidade 17 e urn isolador em forma de anel 30 disposto entre a chapa de extremidade 17 e a outra extremidade da parede cilindrica 19 do corpo de bomba. A parede cilindrica 19 e base 18 pode ser urn componente unico que compreende o corpo de bomba e pode ser montado a outros componentes ou sistemas. As superficies internas da parede cilindrica 19, da base 18, da chapa de extremidade 17 e do isolador 30 formam uma cavidade 11 dentro da bomba 10, em que a cavidade 11 compreende uma parede lateral 14 fechada em ambas as extremidades por paredes de extremidade 12 e 13. A parede de extremidade 13 e a superficie interna da base 18 e a parede lateral 14 e a superficie de dentro da parede cilindrica 19. A parede de extremidade 12 compreende uma parte central correspondente a superficie de dentro da chapa de extremidade 17 e uma parte periferica correspondente a superficie de dentro do isolador 30. Apesar de a cavidade 11 ser substancialmente circular em forma, a cavidade 11 tambem pode ser eliptica ou outra forma. A base 18 e parede cilindrica 19 do corpo de bomba podem ser formadas de qualquer material rigido adequado, incluindo, entre outros, metal, ceramica, vidro ou plastico, incluindo, entre outros, plastico moldado por injeqao.

[0035] A bomba 10 tambem compreende urn disco piezoeletrico 20 conectado operativamente a chapa de extremidade 17 para formar urn atuador 40 que e operativamente associado a parte central da parede de extremidade 12 por meio da chapa de extremidade 17. 0 disco piezoeletrico 20 nao e necessario que seja formado de urn material piezoeletrico, mas pode ser formado de qualquer material eletricamente ativo que vibra, como, por exemplo, um material eletroestritivo ou magnetoestritivo. A chapa de extremidade 17 possui preferivelmente uma rigidez a flexao semelhante ao disco piezoeletrico 20 e pode ser formada de um material eletricamente inativo, como metal ou ceramica. Quando o disco piezoeletrico 20 e excitado por uma corrente eletrica, o atuador 40 expande e contrai em uma diregao radial em relagao ao eixo longitudinal da cavidade 11 fanado com que a chapa de extremidade 17 flexione, induzindo, assim, uma deflexao axial da parede de extremidade 12 em uma diregao substancialmente perpendicular a parede de extremidade 12. A chapa de extremidade 17, de maneira alternative, tambem Poe ser formada de um material eletricamente ativo, como, por exemplo, um material piezoeletrico, magnetoestritivo ou electroestritivo Em outra realizagao, o disco piezoeletrico 20 pode ser substituido por um dispositive em uma relagao de transmissao de forga com a parede de extremidade 12, como, por exemplo, um dispositivo mecanico, magnetic© ou eletrostatico, em que a parede de extremidade 12 pode ser formada como uma camada eletricamente inativa ou passiva de material acionado na oscilagao por esse dispositivo (nao apresentado) na mesma maneira que a descrita acima.

[0036] A bomba 10 ainda compreende pelo menos duas aberturas que se estendem da cavidade 11 para fora da bomba 10, em que pelo menos a primeira das aberturas pode confer uma valvula para controlar o fluxo de fluido atraves da abertura. Apesar de a abertura que contem uma valvula pode r estar localizada em qualquer posigao na cavidade 11 onde o atuador 40 gera uma pressao diferencial, conforme descrito abaixo em mais detalhes, uma realizagao preferida da bomba 10 compreende uma abertura com uma valvula localizada aproximadamente no centro de uma das paredes de extremidade 12,13. A bomba 10 apresentada nas Figuras 1A e IB compreende uma abertura primaria 16 que se estende da cavidade 11 atraves da base 18 do corpo de bomba aproximadamente no centro da parede de extremidade 13 e que contem uma valvula 46. A valvula 46 e montada dentro da abertura primaria 16 e permite o fluxo de fluido em uma diregao, conforme indicado pela seta, de maneira que funcione como uma saida para a bomba 10. A segunda abertura 15 pode estar localizada em qualquer posigao dentro da cavidade 11 diferente da localizagao da abertura 16 com uma valvula 46. Em uma realizagao preferida da bomba 10, a segunda abertura e disposta entre o centro de uma das paredes de extremidade 12,13 e da parede lateral 14. A realizagao da bomba 10 apresentada nas Figuras 1A e IB compreende duas aberturas secundarias 15 que se estendem da cavidade 11 atraves do atuador 40 que sao dispostas entre o centro da parede de extremidade 12 e da parede lateral 14. Apesar de as aberturas secundarias 15 nao serem valvuladas nessa realizagao da bomba 10, elas tambem podem ser valvuladas para melhorar o desempenho, se necessario. Nessa realizagao da bomba 10, a abertura primaria 16 e valvulada de maneira que o fluido seja coletado na cavidade 11 da bomba 10 atraves das aberturas secundarias 15 e bombeado da cavidade 11 atraves da abertura primaria 16, conforme indicado pelas setas, para prover uma pressao positiva na abertura primaria 16.

[0037] Com referenda a Figura 3, a bomba 10 da Figura 1 e apresentada com uma configuragao alternativa da abertura primaria 16. Mais especificamente, a valvula 46' na abertura primaria 16' e revertida de maneira que o fluido seja coletado na cavidade 11 atraves da abertura primaria 16' e expelido da cavidade 11 atraves da aberturas secundarias 15 conforme indicado pelas setas, provendo, assim, a sucgao ou uma forga de pressao reduzida na abertura primaria 16'. 0 termo "pressao reduzida", conforme aqui utilizado, se refere, de maneira geral, a uma pressao menor que a pressao ambiente onde a bomba 10 esta localizada. Apesar de os termos "vacuo" e "pressao negativa" poderem ser utilizados como pressao reduzida, a redugao de pressao real pode ser significantemente menor que a redugao de pressao normalmente associada a urn vacuo complete. A pressao e "negativa" no sentido que e um manometro, isto e, a pressao e reduzida abaixo da pressao atmosferica ambiente. A menos que de outra foram indicado, os valores de pressao declarados aqui sao manometros. As referencias para amentos na pressao reduzida tipicamente se referem a uma diminuigao na pressao absolute, enquanto redugoes na pressao reduzida tipicamente se referem a um aumento na pressao absolute.

[0038] Com referenda agora a Figura 4, uma bomba 70, de acordo com outra realizagao ilustrativa da invenção e apresentada. A bomba 70 e substancialmente semelhante a bomba 10 da Figura 1 exceto que o corpo de bomba tern uma base 18 ' que tern uma superficie superior que forma a parede de extremidade 13' que e frusto-conica na forma. Consequentemente, a altura da cavidade 11 varia da altura na parede lateral 14 a uma altura menor entre as paredes de extremidade 12,13' no centro das paredes de extremidade 12,13'. A forma frusto-conica da parede de extremidade 13' intensifica a pressao no centro da cavidade 11 onde a altura da cavidade 11 e menor em relagao a pressao na parede lateral 14 da cavidade 11 onde a altura da cavidade 11 e maior. Portanto, a comparapao de cavidades cilindricas e frustoconicas 11 que tern amplitudes de pressao iguais, e aparente que a cavidade frusto-conica 11 geralmente tera uma amplitude de pressao maior nas posipoes fora do centro da cavidade 11: o aumento da altura da cavidade 11 age para induzir a amplitude da onda de pressao. Como as perdas de energia viscosa e termica apresentaram durante as oscilapoes do fluido na cavidade 11 aumentaram a amplitude dessas oscilapoes, e vantajoso para eficiencia da bomba 70 reduzir a amplitude das oscilapoes de pressao para fora do centro da cavidade 11 ao empregar um projeto de cavidade frusto-conica 11. Em uma realizapao ilustrativa da bomba 70 onde o diametro da cavidade 11 e de aproximadamente 20 mm, a altura da cavidade 11 na parede lateral 14 e de aproximadamente 1,0 mm afunilando a uma altura no centro da parede de extremidade 13' de aproximadamente 0,3 mm. Uma das paredes de extremidade 12,13 ou ambas as paredes de extremidade 12,13 podem ter uma forma frusto-conica.

[0039] Com referenda agora a Figura 5, a bomba 60, de acordo com outra realizapao ilustrativa da invenpao, e apresentada. A bomba 60 e substancialmente semelhante a bomba 10 da Figura 1 exceto que inclui um segundo atuador 62 que substitui a base 18 do corpo de bomba. 0 atuador 62 compreende um segundo disco 64 e um isolador em forma de anel 66 dispostos entre o disco 64 e a parede lateral 14. A bomba 60 tambem compreende um segundo disco piezoeletrico 68 conectado operativamente ao disco 64 para formar o atuador 62. 0 atuador 62 e operativamente associado a parede de extremidade 13 que compreende as superficies de dentro do disco 64 e do isolador 66. 0 segundo atuador 62 tambem gera urn movimento oscilatorio da parede de extremidade 13 em uma diregao substancialmente perpendicular a parede de extremidade 13 de maneira semelhante ao atuador 40 em relagao a parede de extremidade 12, conforme descrito acima. Quando os atuadores 40, 62 forem ativados, circuito de controle (nao apresentado) e provido para coordenar as oscilagoes de deslocamento axiais dos atuadores. E preferivel que os atuadores sejam acionados na mesma frequencia e aproximadamente fora da fase, isto e, de maneira que os centres das paredes de extremidade 12, 13 se movimentem primeiro um em diregao ao outro e, entao, separados.

[0040] As dimensoes das bombas aqui descritas devem satisfazer preferivelmente determinadas inequalidades em relagao a relagao entre a altura (h) da cavidade 11 e o raio (r) da cavidade que e a distancia do eixo longitudinal da cavidade 11 a parede lateral 14. Essas equagoes sao como seguem:

[0041] Em uma realizagao da invenção, a proporgao do raio da cavidade para a altura da cavidade (r/h) esta. entre cerca de 10 e cerca de 50 quando o fluido dentro da cavidade 11 for um gas. Nesse exemplo, o volume da cavidade 11 pode ser menor que cerca de 10 ml. Adicionalmente, a proporgao de h2/r esta preferivelmente em uma variagao entre cerca de 10-3 e cerca de 10-6 metros, onde o fluido que flui e um gas oposto a um liquido.

[0042] Em uma realização da invenção, as aberturas secundarias 15 estao localizadas onde a amplitude das oscilagoes de pressao dentro da cavidade 11 esta perto de zero, isto e, os pontos "nodais" das oscilagoes de pressao. Quando a cavidade 11 for cilindrica, a dependencia radial da oscilagao de pressao pode ser aproximada por uma fungao de Bessel do primeiro tipo e o n6 radial da oscilagao de pressao da menor ordem dentro da cavidade 11 ocorre em uma distancia de aproximadamente 0,63r ± 0,2r do centro da parede de extremidade 12 ou do eixo longitudinal da cavidade 11. Assim, as aberturas secundarias 15 sao preferivelmente localizadas em uma distancia radial (a) do centro das paredes de extremidade 12,13, onde (a) ~ 0,63r ± 0,2r, isto e, proximo aos pontos nodais das oscilagoes de pressao.

[0043] Adicionalmente, as bombas aqui reveladas devem satisfazer preferivelmente a seguinte inequalidade em relagao ao raio da cavidade (r) e frequencia de operagao (que e a frequencia na qual o atuador 4 0 vibra para gerar o deslocamento axial da parede de extremidade 12. A equagao de inequalidade e a seguinte:

[0044] em que a velocidade do som do trabalho do fluido dentro da cavidade 11 (c) pode variar entre uma velocidade lenta (cs) de cerca de 115 m/s e uma velocidade rapida (Cf) igual a cerca de 1,970 m/s conforme expresso na equagao acima, e ko e uma constante (ko = 3,83). A frequencia do movimento oscilatorio do atuador 40 e preferivelmente aproximadamente igual a menor frequencia ressonante de oscilagoes radiais de pressao na cavidade 11, mas pode estar dentro de 20% das mesmas. A menor frequencia ressonante das oscilagoes radiais de pressao na cavidade 11 e preferivelmente maior que 500Hz.

[0045] Agora, com referenda a bomba 10 em operapao, o disco piezoeletrico 20 e excitado para expandir e contrair na diregao radial em relagao a chapa de extremidade 17 que faz com o atuador 40 flexione, induzindo, assim um deslocamento axial da parede de extremidade impulsionada 12 em uma diregao substancialmente perpendicular a parede de extremidade impulsionada 12. 0 atuador 40 e operativamente associado a parte central da parede de extremidade 12, conforme descrito acima, de maneira que as oscilagoes de deslocamento axiais do atuador 40 causem oscilagoes de deslocamento axiais ao longo da superficie da parede de extremidade 12 com amplitudes de oscilagoes maximas, isto e, oscilagoes de deslocamento anti-no, aproximadamente no centro da parede de extremidade 12. Com referenda novamente a Figura 1A, as oscilagoes de deslocamento e as oscilagoes de pressao resultantes da bomba 10, conforme descrito acima de maneira geral, sao apresentadas mais especificamente nas Figuras IB e 1C, respectivamente. A relagao de fase entre as oscilagoes de deslocamento e oscilagoes de pressao podem variar, e a relagao de fase particular nao deve ser implicada de qualquer figura.

[0046] A Figura IB apresenta um perfil de deslocamento possivel que ilustra a oscilagao axial da parede de extremidade impulsionada 12 da cavidade 11. A linha e setas curvas solidas representam o deslocamento da parede de extremidade impulsionada 12 em um ponto no tempo e a linha curva tracejada representa o deslocamento da parede de extremidade impulsionada 12 meio ciclo depois. 0 deslocamento conforme apresentado nessa figura e nas outras figuras e exagerado. Devido ao atuador 40 nao ser rigidamente montado em seu perimetro, mas, em vez disso, suspense pelo isolador 30, o atuador 40 e livre para oscilar ao redor de seu centro de massa em seu modo fundamental. Nesse modo fundamental, a amplitude das oscilagoes de deslocamento do atuador 40 e substancialmente zero em um no de deslocamento anular 22 localizado entre o centro da parede de extremidade 12 e da parede lateral 14. As amplitudes das oscilagoes de deslocamento em outros pontos na parede de extremidade 12 tem uma amplitude maior que zero, conforme representado pelas setas verticals. Um anti-no de deslocamento central 21 sai proximo do centro do atuador 40 e um anti-no de deslocamento periferico 21 ' sai proximo do perimetro do atuador 40.

[0047] A Figura 1C apresenta um perfil de oscilagao de pressao possivel que ilustra a oscilagao de pressao dentro da cavidade 11 resultando das oscilagoes de deslocamento axiais apresentadas na Figura IB. A linha e setas curvas solidas e representam a pressao em um ponto do tempo, e a linha curvada tracejada representa a pressao de meio ciclo depois. Nesse modo e modos de ordem maior, a amplitude das oscilagoes de pressao tem um anti-no de pressao central 23 proximo ao centro da cavidade 11 e um anti-n6 de pressao periferica 24 proximo a parede lateral 14 da cavidade 11. A amplitude das oscilagoes de pressao e substancialmente zero no no de pressao anular 25 entre o anti-n6 de pressao central 23 e o anti-no de pressao periferica 24. Para uma cavidade cilindrica, a dependencia radial da amplitude das oscilagoes de pressao na cavidade 11 pode ser aproximada por uma funpao de Bessel do primeiro tipo. As oscilapoes de pressao descritas acima resultam do movimento radial do fluido na cavidade 11, e, assim, serao mencionadas como as "oscilapoes radiais de pressao" do fluido dentro da cavidade 11, conforme distinguidas das oscilapoes de deslocamento axiais do atuador 40.

[0048] Com referenda adicional as Figuras IB e 1C, pode ser visto que a dependencia radial da amplitude das oscilapoes de deslocamento axiais do atuador 40 (a "modo e forma" do atuador 40) deve aproximar uma funpao de Bessel de primeiro tipo, de maneira a corresponder mais proximamente a dependencia radial da amplitude das oscilapoes de pressao desejadas na cavidade 11 (a "modo e forma" da oscilapao de pressao). Ao montar o atuador 40 de maneira nao rigida em seu perimetro e ao permitir que ele vibre mais livremente ao redor de seu centro de massa, o modo e forma das oscilapoes de deslocamento correspondem substancialmente ao modo e forma das oscilapoes de pressao na cavidade 11, alcanpando assim a correspondencia de modo e forma ou, mais simplesmente, a correspondencia de modo. Apesar de a correspondencia de modo nao precisar ser sempre perfeita nesse aspecto, as oscilapoes de deslocamento axiais do atuador 40 e as oscilapoes de pressao correspondentes na cavidade 11 tern substancialmente a mesma fase de relapao atraves de toda a superficie do atuador 40 em que a posipao radial do no de pressao anular 25 das oscilapoes de pressao na cavidade 11 e a posipao radial do no de deslocamento anular 22 das oscilapoes de deslocamento axiais do atuador 40 e substancialmente coincidentes.

[0049] Como o atuador 40 vibra ao redor de seu centro de massa, a posipao radial do no de deslocamento anular 22 repousara necessariamente dentro do raio do atuador 4 0 quando o atuador 4 0 vibra em seu modo fundamental, conforme ilustrado na Figura IB. Assim, para garantir que o no de deslocamento anular 22 seja coincidente ao no de pressao anular 25, o raio do atuador (ract) deve ser preferivelmente maior que o raio do no de pressao anular 25 para otimizar a correspondencia de modo. Presumindo, novamente, que a oscilagao de pressao na cavidade 11 se aproximam a uma fungao de Bessel do primeiro tipo, o raio do no de pressao anular 25 seria de aproximadamente 0,63 do raio do centro da parede de extremidade 13 a parede lateral 14, isto e, o raio da cavidade 11 (r) , conforme apresentado na Figura 1A. Portanto, o raio do atuador 40 (ract) deve satisfazer preferivelmente a seguinte inequalidade: ract 0,63r .

[0050] 0 isolador 30 pode ser uma membrana flexivel que permite que a margem do atuador 40 se movimente mais livremente, conforme descrito acima ao flexionar e alongar em resposta da vibragao do atuador 40, conforme apresentado pelo deslocamento das oscilagoes de deslocamento perifericas 21 ' na Figura IB. A membrana flexivel supera os possiveis efeitos de diminuigao da parede lateral 14 no atuador 40 ao prover m suporte de impedancia mecanica baixa entre o atuador 40 e a parede cilindrica 19 da bomba 10 reduzindo, assim, a diminuigao das oscilagoes axiais das oscilagoes de deslocamento perifericas 21 ' do atuador 40. Essencialmente, a membrana flexivel 31 minimiza a energia que e transferida do atuador 40 a parede lateral 14, que permanece substancialmente fixa. Consequentemente, o no de deslocamento anular 22 permanecera substancialmente alinhado ao no de pressao anular 25 de maneira a manter a condigao de correspondencia de modo da bomba 10. Assim, as oscilagoes de deslocamento axiais da parede de extremidade impulsionada 12 continuam a gerar de maneira eficiente as oscilagoes da pressao dentro da cavidade 11 do anti-no de pressao central 23 ao anti-no de pressao periferica 24 na parede lateral 14, conforme apresentado na Figura 1C.

[0051] A Figura 6A apresenta uma vista em segao transversal esquematica da bomba da Figura 3, e a Figura 6B um grafico das oscilagoes de pressao do fluido dentro da bomba, conforme apresentado na Figura 1C. A valvula 46’ (assim como a valvula 46) permite que o fluido flua somente em uma diregao, conforme descrito acima. A valvula 46' pode ser uma valvula de verificagao ou qualquer outra valvula que permita que o fluido flua somente em uma diregao. Alguns tipos de valvula podem regular o fluxo de fluido ao alternar entre a posigao aberta e fechada. Para essas valvulas operarem em altas frequencies geradas pelo atuador 40, as valvulas 46 e 46' devem ter um tempo e resposta extremamente rapida de maneira que sejam capazes de abrir e fechar em uma escala de tempo significantemente menor que a escala de tempo da variagao de pressao. Uma realizagao das valvulas 46 e 46' alcangam isso ao empregar valvula de aba (tipo flap) extremamente leve que tern baixa inercia e consequentemente e capaz de se movimentar rapidamente em resposta as alteragoes na pressao relativa atraves da estrutura da valvula.

[0052] Com referenda as Figuras 7A-D essa uma valvula de aba, valvula 110 e apresentada, de acordo com uma realizagao ilustrativa. A valvula 110 compreende uma parede substancialmente cilindrica 112 que tern a forma de anel e e fechada em uma extremidade por uma chapa de retenpao 114 e em outra extremidade por uma chapa de vedapao 116. A superficie de dentro da parede 112, a chapa de retenpao 114 e a chapa de vedapao 116 formam uma cavidade 115 dentro da valvula 110. A valvula 110 ainda compreende uma chapa substancialmente circular 117 disposta entre a chapa de retenpao 114 e a chapa de vedapao 116, mas adjacente a chapa de vedapao 116. A chapa 117 pode ser disposta adjacente a chapa de retenpao 114 em uma realizapao alternativa, conforme sera descrito em mais detalhes abaixo, e, nesse sentido, a chapa 117 e considerada como sendo "enviesada" em relapao a uma entre a chapa de vedapao 116 ou a chapa de retenpao 114. A parte periferica da chapa 117 e prensada entre a chapa de vedapao 116 e a parede em forma de anel 112 de maneira que o movimento da chapa 117 seja reprimido no piano substancialmente perpendicular a superficie da chapa 117. 0 movimento da chapa 117 nesse piano tambem pode ser reprimido pela parte periferica da chapa 117 sendo incluido diretamente a uma entre a chapa de vedapao 1 16 ou a parede 112, ou pela chapa 117 que e um ajuste fechado dentro da parede em forma de anel 112, em realizapoes alternatives. 0 restante da chapa 117 e suficientemente flexivel e movel em uma direpao substancialmente perpendicular a superficie da chapa 117, de maneira que uma forpa aplicada em uma das superficies da chapa 117 motivara a chapa 117 entre a chapa de vedapao 116 e a chapa de retenpao 114 .

[0053] A chapa de retenpao 114 e a chapa de vedapao 116 ambas tern orificios 118 e 120, respectivamente, que se estendem ao longo de cada chapa. A chapa 117 tambem tern orificios 122 que sao geralmente alinhados aos orificios 118 da chapa de retengao 114 para prover uma passagem atraves da qual o fluido possa fluir, conforme indicado pelas setas tracejadas 124 nas Figuras 6C e 8A. Os orificios 122 na chapa 117 tambem podem ser parcialmente alinhadas, isto e, ter somente uma sobreposigao parcial, com os orificios 118 na chapa de retengao 114. Apesar de os orificios 118, 120, 122 serem apresentados pata terem tamanho e forma substancialmente uniformes, eles podem ser de diferentes diametros ou ate diferentes formas sem limitar o escopo da invenção. Em uma realizagao da invenção, os orificios 118 e 120 formam um padrao de alternancia atraves da superficie das chapas, conforme apresentado pelos circulos solidos e tracejados, respectivamente, na Figura 7D. Em outras realizagoes, os orificios 118, 120, 122 podem ser dispostos em diferentes padroes sem ter feito na operagao da valvula 110 em relagao ao funcionamento dos pareamentos de orificios 118, 120, 122 individuals, conforme ilustrado conjuntos individuals das setas tracejadas 124. 0 padrao dos orificios 118, 120, 122 pode ser projetado para aumentar ou reduzir o numero de orificios para controlar o fluxo de fluido total atraves da valvula 110, conforme necessario. Por exemplo, o numero de orificios 118, 120, 122 pode ser aumentado para reduzir a resistencia de fluxo da valvula 110 para aumentar a taxa de fluxo total da valvula 110.

[0054] Quando nao for aplicada forga a qualquer superficie da chapa 117 para superar o desvio da chapa 117, a valvula 110 esta em uma posigao "normalmente fechada" devido a chapa 117 estar disposta adjacente a chapa de vedagao 116 onde os orificios 122 da chapa sao deslocados ou nao alinhados aos orificios 118 da chapa de vedagao 116. Nessa posigao "normalmente fechada", o fluxo de fluido atraves da chapa de vedagao 116 e substancialmente bloqueado ou coberto pelas partes nao perfuradas da chapa 117, conforme apresentado na Figuras 7 A e 7B. Quando for aplicada pressao em relagao a qualquer lado chapa 117 que supere o desvio da chapa 117 e motive a chapa 117 para longe da chapa de vedagao 116 na diregao da chapa de retengao 114, conforme apresentado na Figuras 6C e 8A, a valvula 110 se movimenta da posigao normalmente fechada para uma posigao "aberta" em um periodo de tempo, um atraso de tempo de abertura (To) , permitindo que o fluido flua da diregao indicada pelas setas tracejadas 124. Quando a pressao altera a diregao, conforme apresentado na Figura 8B, a chapa 117 sera motivada de volta para diregao da chapa de vedagao 116 para a posigao normalmente fechada. Quando isso acontece, o fluido fluira por um curto periodo de tempo, um atraso de tempo de fechamento (Tc) , na diregao oposta, conforme indicado pelas setas tracejadas 132 ate a chapa 117 vedar os orificios 120 da chapa de vedagao 116 para bloquear substancialmente o fluxo de fluido atraves da chapa de vedagao 116, conforme apresentado na Figura 7B. Em outras realizagoes da invenção, a chapa 117 pode ser desviada em relagao a chapa de retengao 114 com os orificios 118, 122 alinhados em uma posigao "normalmente aberta". Nessa realizagao, a aplicagao de pressao positive em relagao a chapa 117 sera necessariamente para motivar a chapa 117 em uma posigao "fechada". Observe que os termos "vedada" e "bloqueada", conforme aqui utilizados em relagao a operagao da valvula, sao direcionados para incluir casos nos quais ocorre vedagao ou bloqueio substancial (mas incompleto), de maneira que a resistencia do fluxo da valvula seja maior na posipao "fechada" que na posigao "aberta".

[0055] A operapao da valvula 110 e uma funpao da alterapao na direpao da pressao diferencial (AP) do fluido atraves da valvula 110. Na Figura 7B, a pressao diferencial foi atribuida a um valor negative (-AP), conforme indicado pela seta apontando para baixo. Quando a pressao diferencial tern um valor negative (-AP), a pressao do fluido na superficie de fora da chapa de retenpao 114 e maior que a pressao do fluido na superficie de fora da chapa de vedapao 116. Essa pressao negative diferencial (-AP) impulsiona a chapa 117 na posipao completamente fechada, conforme descrito acima, em que a chapa 117 e pressionada contra a chapa de vedapao 116 para bloquear os orificios 120 na chapa de vedapao 116, evitando, portanto, substancialmente que o fluxo de fluido atravesse a valvula 110. Quando a pressao diferencial atraves da valvula 110 se reverter para se tronar uma pressao diferencial positive (+AP), conforme indicado pela seta que aponta para cima na Figura 8A, a chapa 117 e motivada para longe da chapa de vedapao 116 e na direpao da chapa de retenpao 114 na posipao aberta. Quando a pressao diferencial tiver um valor positive (+AP), a pressao do fluido na superficie de fora da chapa de vedapao 116 for maior que a pressao do fluido na superficie de fora da chapa de retenpao 114. Na posipao aberta, o movimento da chapa 117 desbloqueia os orificios 120 da chapa de vedapao 116 de maneira que o fluido seja capas de fluir atraves das mesmas os orificios alinhados 122 e 118 da chapa 117 e da chapa de retenpao 114, respectivamente, conforme indicado pelas setas tracejadas 124.

[0056] Quando a pressao diferencial atraves da valvula 110 alterar novamente para uma pressao negativa diferencial (-AP), conforme indicado pela seta apontando para baixo na Figura 8B, o fluido comega a fluir na diregao oposta atraves da valvula 110, conforme indicado pelas setas tracejadas 132, que forga a chapa 117 de volta para a posigao fechada apresentada na Figura 7B. Na Figura 8B, a pressao do fluido entre a chapa 117 e a chapa de vedagao 116 e menor que a pressao do fluido entre a chapa 117 e a chapa de retengao 114. Assim, a chapa 117 apresenta uma forga resultante, representada pelas setas 138, que acelera a chapa 117 na diregao da chapa de vedagao 116 para fechar a valvula 110. Dessa maneira, a alteragao da pressao diferencial cicla a valvula 110 entre as posigoes fechada e aberta com base na diregao (isto e, positive ou negativa) da pressao diferencial atraves da valvula 110. Deve ser entendido que a chapa 1 17 pode ser desviada contra a chapa de retengao 114 em uma posigao aberta quando nao for aplicada pressao diferencial atraves da valvula 110, isto e, a valvula 110 estaria, entao, em uma posigao "normalmente aberta".

[0057] Com referenda novamente a Figura 6A, a valvula 110 e disposta dentro da abertura primaria 46' da bomba 10 de maneira que o fluido seja coletado na cavidade 11 atraves da abertura primaria 46' e expelido da cavidade 11 atraves das aberturas secundarias 15, conforme indicado pelas setas solidas, provendo, assim, uma fonte de pressao reduzida na abertura primaria 46' da bomba 10. 0 fluxo de fluido atraves da abertura primaria 46', conforme indicado pela seta solida que aponta para cima corresponde ao fluxo de fluido atraves dos orificios 118, 120 da valvula 110, conforme indicado pelas setas tracejadas 124 que tambem aponta para cima. Conforme indicado acima, a operapao da valvula 110 e uma funpao da alterapao na direpao da pressao diferencial (AP) do fluido atraves de toda a superficie da chapa de retenpao 114 da valvula 110 para essa realizapao de uma pressao negativa bomba. Presume-se que a pressao diferencial (AP) seja substancialmente uniforme atraves de toda a superficie da chapa de retenpao 114 devido ao diametro da chapa de retenpao 114 ser menor em relapao ao comprimento de onda das oscilapoes de pressao na cavidade 115 e, alem disso, devido a valvula 110 estar localizada na abertura primaria 46' proxima ao centro da cavidade 115 onde a amplitude do anti-no de pressao central 71 e relativamente constante. Quando a pressao diferencial atraves da valvula 110 reverte para se tornar uma pressao diferencial positive (+AP), conforme apresentado na Figures 6C e 8 A, a chapa desviada 117 e motivada para longe da chapa de vedapao 116 contra a chapa de retenpao 114 na posipao aberta. Nessa posipao, o movimento da chapa 117 desbloqueia os orificios 120 da chapa de vedapao 116 de maneira que se permita que o fluido flua atraves das mesmas e dos orificios alinhados 118 da chapa de retenpao 114 e os orificios 122 da chapa 117, conforme indicado pelas setas tracejadas 124. Quando a pressao diferencial mudar de volta para a pressao negativa diferencial (-AP), o fluido comepa a fluir na direpao oposta atraves da valvula 110 (vide Figura 8B) , que forpa a chapa 117 de volta para a posipao fechada (vide Figura 7B). Assim, como as oscilapoes de pressao na cavidade 11 ciclam a valvula 110 entre as posipoes normalmente fechada e aberta, a bomba 160 prove uma pressao reduzida a cada meio ciclo quando a valvula 110 estiver na posipao aberta.

[0058] Presume-se que a pressao diferencial (AP) seja substancialmente uniforme atraves de toda a superficie da chapa de retengao 114 devido a corresponder ao anti-no de pressao central 71, conforme descrito acima, e, portanto, uma boa aproximagao de que nao ha variagao espacial na pressao atraves da valvula 110. Embora na pratica a dependencia de tempo da pressao atraves da valvula seja aproximadamente sinusoidal, na analise que segue, deve-se presumir que a pressao diferencial (AP) entre os valores de pressao diferencial positiva (+AP) e pressao negativa diferencial (AP) deve ser representada por uma onda quadrada sobre o periodo de tempo de pressao positiva (tp+) e o periodo de tempo da pressao negativa (tp.) da onda quadrada, respectivamente, conforme apresentado na Figura 9A. como a pressao diferencial (AP) cicla a valvula 110 entre as posigoes normalmente fechada e aberta, a bomba 10 prove uma pressao reduzida a cada meio ciclo quando a valvula 110 esta na posigao aberta sujeita ao atraso de tempo de abertura (To) e atraso de tempo de fechamento (Tc) , conforme tambem descrito acima e conforme apresentado na Figura 9B. Quando a pressao diferencial atraves da valvula 110 for inicialmente negativa com a valvula 110 fechada (vide Figura 7A) e reverter para se tornar uma pressao diferencial positiva (+AP), a chapa desviada 117 e motivada para longe da chapa de vedagao 116 na diregao da chapa de retengao 114 na posigao aberta (vide Figura 7B) ap6s o atraso de tempo de abertura (To). Nessa posigao, o movimento da chapa 117 desbloqueia os orificios 120 da chapa de vedagao 116 se maneira que se permita que o fluido flua atraves das mesmas e dos orificios alinhados 118 da chapa de retengao 114 e os orificios 122 da chapa 117, conforme indicado pelas setas tracejadas 124, provendo, assim, uma fonte de pressao reduzida fora da abertura primaria 46' da bomba 10 sobre um periodo de tempo de abertura (to) . Quando a pressao diferencial atraves da valvula 110 mudar novamente para pressao negativa diferencial (-AP), o fluido comega a fluir na diregao oposta atraves da valvula 110 (vide Figura 7C) que forga a chapa 117 de volta para a posigao fechada apos o atraso de tempo de fechamento (Tc) . A valvula 110 permanece fechada para o restante do meio ciclo ou do periodo de tempo fechada (tc) .

[0059] A chapa de retengao 114 e a chapa de vedagao 116 devem ser fortes o suficiente para resistir as oscilagoes de pressao de fluido as quais sao sujeitas sem deformagao mecanica significativa. A chapa de retengao 114 e a chapa de vedagao 116 podem ser formadas de qualquer material rigido adequado como vidro, silicone, ceramics ou metal. Os orificios 118, 120 na chapa de retengao 114 e na chapa de vedagao 116 podem ser formados por qualquer processo adequado incluindo gravagao quimica, maquinagao a laser, perfuragao mecanica, jateamento em po e estampagem. Em uma realizagao, a chapa de retengao 114 e a chapa de vedagao 116 sao formadas de chapa de ago entre 100 e 200 micra de espessura, e os orificios 118, 120 formados nela por gravagao quimica. A chapa 117 pode ser formada de qualquer material leve, como um filme de metal ou de polimero. Em uma realizagao, quando as oscilagoes de pressao de fluido de 20 kHz ou maiores estiverem presentes em uma entre o lado da chapa de retengao 134 ou o lado da chapa de vedagao 136 da valvula, a chapa 117 pode ser formada de uma folha de polimero fina entre 1 micron e 20 micra em espessura. Por exemplo, a chapa 117 pode ser formada de polietileno tereftalato (PET) ou um filme de polimero de cristal liquido de aproximadamente 3 micra em espessura.

[0060] A firn de obter uma ordem de estimativa de magnitude para a massa maxima por area de unidade da chapa 117, de acordo com uma realizagao da invenção, presume-se novamente que a oscilagao de pressao atraves da valvula 110 e uma onda quadrada, conforme apresentado na Figura 9A e que a pressao diferencial total cai atraves da chapa 117. Presumindo ainda que a chapa 117 movimenta um corpo rigido, a aceleragao da chapa 117 para fora da posigao fechada quando a pressao diferencial reverte o valor negative para positive pode ser expressa como segue:

[0061] onde x e a posigao da chapa 117, x representa a aceleragao da chapa 117, Pea amplitude da onda de pressao de oscilagao, e m e a massa por area de unidade da chapa 117. A integragao dessa expressao para encontrar a distancia, d, trafega pela chapa 117 em um tempo t, produz-se o seguinte:

[0062] Essa expressao pode ser utilizada para estimar o tempo de atraso de abertura (To) e o tempo de atraso de fechamento (Tc) , em cada caso, do ponto de reversao de pressao.

[0063] Em uma realizagao da invenção, a chapa 117 deve trafegar a distancia entre a chapa de retengao 114 e a chapa de vedagao 116, a lacuna da valvula (vgap) sendo a distancia perpendicular entre as duas chapas, dentro de um periodo de tempo menor que cerca de um quarto (25%) do periodo de tempo da oscilagao de pressao diferencial que impulsiona o movimento da chapa 117, isto e, o periodo de tempo da onda de quadrado de aproximagao (tpres) . Com base nessa aproximagao e as equagdes acima, a massa por area de unidade da chapa 117 (m) e sujeito a seguinte desigualdade: , ou alternativamente 2

[0064] onde da e a lacuna da chapa, isto e, a lacuna da valvula (ygap) menos a espessura da chapa 117, e f e a frequencia da oscilagao de pressao diferencial aplicada (conforme ilustrado na Figura 10). Em uma realizagao, P pode ser 15kPa, f pode ser 20kHz, e da pode ser 25 micra, indicando que a massa por area de unidade da chapa 117 (m) deve ser menor que cerca de 60 gramas por metro quadrado. A cobertura da massa por area de unidade da chapa 117 (m) , a espessura da chapa 117 e sujeita a seguinte inequalidade:

[0065] onde pfiap e a densidade do material da chapa 117. A aplicagao de uma densidade de material tipica para um polimero (por exemplo, aproximadamente 1400 kg/m3) , a espessura da chapa 117, de acordo com essa realizagao, e menor que cerca de 45 micra a operagao de uma valvula 110 em condigoes normals.Devido a onda quadrada, apresentada na Figura 9A, superestimar, no geral a aproximadamente forma de onda de pressao de oscilagao sinusoidal atraves da valvula 110, e ainda devido a somente uma proporgao da diferenga de pressao aplicada atraves da valvula 110 agir como uma diferenga de pressao de aceleragao na chapa 117, a aceleragao o inicia da chapa 117 sera menor que o estimado acima e o tempo de atraso de fechamento (To) sera, na pratica, maior. Portanto, o limite na espessura da chapa derivado acima e muito um limite superior e, na pratica, para compensar a aceleragao reduzida da chapa 17, a espessura da chapa 17 pode ser reduzida para satisfazer a inequalidade da Equagao 5. A chapa 117 e mais de maneira a acelerar mais rapidamente para garantir que o tempo de atraso de fechamento (To) seja menor que cerca der um quarto (25%) do periodo de tempo da oscilagao de pressao diferencial (tpres) .

[0066] A minimizagao da queda de pressao incorrida como fluxos de ar atraves da valvula 110 e importante para maximizar o desempenho da valvula uma vez que afeta tanto a taxa de fluxo maxima como a pressao adiada que sao alcangaveis. A redugao do tamanho da lacuna da valvula (vgap) entre as chapas ou o diametro dos orificios 118, 120 nas chapas tanto aumenta a resistencia do fluxo como aumenta a queda de pressao atraves da valvula 110. De acordo com outra realizagao da invenção, a seguinte analise que emprega equagoes de fluxo permanente para aproximar a resistencia do fluxo atraves valvula 110 podem ser utilizadas para melhorar a operagao da valvula 110. A queda de pressao para o fluxo atraves de um orificio 118 ou 120 em qualquer chapa pode ser estimada utilizando a equagao de Hagan-Pouisille:

[0067] onde pea viscosidade dinamica do fluido, q e a taxa de fluxo atraves do orificio, tpiate e a espessura da chapa e dhoie e o diametro do orificio.

[0068] Quando a valvula 110 estiver na posipao aberta, conforme apresentado na Figura 7B, o fluxo de fluido atraves da lacuna entre a chapa 117 e a chapa de vedapao 116 (o mesmo valor que a lacuna da chapa dgap) propagara, de maneira geral, radialmente atraves da lacuna a uma primeira aproximapao apos sair do orificio 120 na chapa de vedapao 116 antes de contrair radialmente no orificio 118 na chapa de retenpao 114. Se o padrao dos orificios 118, 120 em arnbas as chapas for uma disposipao quadrada com comprimento de vedapao, s, entre os orificios 118 da chapa de retenpao 114 e os orificios 120 da chapa de vedapao 116, conforme apresentado na Figuras 7B e 7D, a queda de pressao atraves da cavidade 115 da valvula 110 pode ser aproximada pela seguinte equapao:

[0069] Assim, a queda de pressao total (aproximadamente

) pode ser muito sensivel a alterapoes no diametro dos orificios 118, 120 e a lacuna de chapa dgap entre a chapa 117 e a chapa de vedapao 116. Deve ser observado que uma lacuna de chapa menor dgap, que pode ser desejavel a firn de minimizar o tempo de atraso de fechamento (To) e o tempo de atraso de fechamento (To) da valvula 110 pode aumentar a queda de pressao de maneira significativa. De acordo com a equapao acima, a redupao da lacuna da chapa dgap de 25 micra para 20 micra dobra a perda de pressao. Em muitas realizagoes praticas da valvula, e essa troca entre o tempo de resposta e a queda de pressao que determine a lacuna de chapa ideal dgap entre a chapa 117 e a chapa de vedagao 116. Em uma realizagao, a lacuna de chapa ideal dgap recai dentro de uma variagao aproximada entre cerca de 5 micra e cerca de 150 micra.

[0070] No ajuste do diametro dos orificios 120 a chapa de vedagao 116, deve ser dada consideragao tanto para manter a tensao apresentada pela chapa 117 dentro dos limites aceitaveis durante a operagao da valvula 110 (essas tensoes que sao reduzidas pelo uso de um diametro menor para os orificios 120 da chapa de vedagao 116) e para garantir que a queda de pressao atraves dos orificios 120 nao domine a queda de pressao total atraves da valvula 110. Em relagao a ultima consideragao, uma comparagao entre equagoes 6 & 7 acima para quedas de pressao de orificio e lacuna produz um diametro minimo para os orificios 120 no qual a queda de pressao do orificio e aproximadamente igual a queda de pressao da lacuna da valvula. Esse calculo ajuste um limite inferior no diametro desejavel dos orificios 120 acima do diametro da queda de pressao do orificio se torne rapidamente pequena de maneira negligivel.

[0071] Em relagao a ultima consideragao em relagao a tensao apresentada pela chapa 117 em operagao, a Figura 10 ilustra uma parte da valvula 110 da Figura 7B na posigao normalmente fechada. Nessa posigao, a chapa 117 e sujeita a tensao como a chapa 117 veda e bloqueia o orificio 120 na chapa de vedagao 116 fazendo com que a chapa 117 deforme na forma de uma ondulagao que se estende da abertura dos orificios 120, conforme ilustrado. 0 nivel de tensao na

[0072] A tensão máxima apresentada pelo material chapa 117 nessa configuragao aumenta com o diametro dos orificios 120 na chapa de vedagao 116 para uma determinada espessura de chapa 117. 0 material da chapa 117 tendera a se romper mais facilmente se o diametro dos orificios 120 for muito grande, levando, assim, a falha da valvula 110. A firn de reduzir a probabilidade de que o material da chapa 117 rompa, o diametro do orificio 120 pode ser reduzido para limitar a tensao apresentada pela chapa 117 em operagao a um nivel que esta abaixo da tensao de fadiga do material da chapa 117. A tensao maxima apresentada pelo material da chapa 117 em operagao pode ser estimado utilizando a duas seguintes equagdes:

[0073] onde rhoie e o raio do orificio 120 da chapa de vedagao 116, tea espessura da chapa 117, yea deflexao da chapa 117 no centro do orificio 120, Apmax 6 a diferenga de pressao maxima apresentada pela chapa 117 quando vedada, E e o Modulo de Young do material da chapa 117, e Ki a K4 sao constantes dependentes dos detalhes das condigoes de limite e a proporgao de Poisson da chapa 117. Para um determinado material de chapa 117 e geometria dos orificios 120, a equagao 8 pode ser solucionada para deformagao, y, e o resultado, entao, utilizado na equagao 9 para calcular a tensao. Para valores de y « t, os termos ciibicos e quadrados y/t nas equagoes 8 e 9, respectivamente, tornam-se pequenos e essas equagoes simplificam corresponder a teoria de deflexao de chapa pequena. A simplificagao dessas equagoes resulta a tensao maxima sendo proporcional ao raio dos orificios 120 quadrados e, de maneira inversa, proporcional a espessura da chapa 117 quadrada. Para valores de y»t ou para chapas que nao tem rigidez a flexao, os termos y/t cubicos e quadrados nas duas equagoes se tornam mais significativos, de maneira que a tensao maxima se torne proporcional ao raio do orificio 120 para potencia 2/3 e, de maneira inversa, proporcional a espessura da chapa 117 para potencia 2/3.

[0074] Em uma realizagao da invenção, a chapa 117 e formada de uma folha de polimero fina, como Mylar que tem uma proporgao de Poisson de 0,38, e e presa a chapa de vedagao 116 na margem dos orificios 120. As constantes Ki a K4 podem ser estimadas como 6,23, 3,04, 4,68 e 1,73, respectivamente. A utilizagao desses valores nas Equagdes 8 e 9 e presumindo que a espessura da chapa 117 e de cerca de 3 micra Com um Modulo de Young de 4,3 GPa em diferenga de pressao de 500mbar, a deflexao (y) da chapa 117 sera de aproximadamente 1pm para um raio de orificio de 0,06mm, cerca de 4pm para um raio de orificio de 0,1mm, e cerca de 8pm para um raio de orificio de 0,15mm. As tensoes maximas nessas condigdes serao 16, 34 e 43MPa, respectivamente. A consideragao de um alto numero de ciclos de tensao aplicados a chapa 117 durante a operagao da valvula 110, a tensao maxima por ciclo tolerada pela chapa 117 deve ser significantemente menor que a tensao de produzida no material da chapa 117 a firn de reduzir a possibilidade de que a chapa 117 sofra um rompimento de fadiga, especialmente na parte de ondulagao da chapa 117 que se estendem nos orificios 120. Com base nos dados de fadiga compilados para um alto numero de ciclos, foi determinado que a tensao de produzida real do material da chapa 117 deve ser pelo menos cerca de quatro vezes maior que a tensao aplicada ao material da chapa 117 (por exemplo, 16, 34 e 43MPa, conforme calculado acima). Assim, o material da chapa 117 deve ter uma tensao produzida tao alta quanto 150MPa para minimizar a probabilidade desses rompimentos para um diametro de orificio maximo, nesse caso, de aproximadamente 200 micra.

[0075] A redugao do diametro dos orificios 120 alem desse ponto pode ser desejavel uma vez que reduz adicionalmente a tensao da chapa 117 e nao tern efeito significative na resistencia de fluxo da valvula ate a abordagem do diametro dos orificios 120 de mesmo tamanho que a lacuna da chapa dgap. Ainda, a redugao no diametro dos orificios 120 permite inclusoes de um numero maior de orificios 120 por area de unidade da superficie da valvula 110 para um determinado comprimento de vedagao. Entretanto, o tamanho do diametro dos orificios 120 pode ser limitado, pelo menos em parte, pela maneira na qual as chapas da valvula 110 foram fabricadas. Por exemplo, a gravagao quimica limita o diametro dos orificios 120 para ser maior que aproximadamente a espessura das chapas a firn de alcangar resultados de gravagao repetiveis e controlaveis. Em uma realizagao, os orificios 120 na chapa de vedagao 116 sendo entre cerca de 20 micra e cerca de 500 micra em diametro. Em outra realizagao, a chapa de retengao 114 e a chapa de vedagao 116 sao formadas de chapa de ago de cerca de 100 micra de espessura, e os orificios 118, 120 sao de cerca de 150 micra em diametro. Nessa realizagao, a valvula chapa 117 e formada de politereftalato de etileno (PET) e tem cerca de 3 micra de espessura. A lacuna da valvula (vgap) entre a chapa de vedagao 116 e a chapa de retengao 114 e de cerca de 25 micra.

[0076] As Figuras 11A e 11B ilustram ainda outra realizagao da valvula 110, valvula 310, que compreende orificios de liberagao 318 que se estendem na chapa de retengao 114 entre os orificios 118 na chapa de retengao 114. Os orificios de liberagao 322 facilitam a aceleragao da chapa 117 para fora da chapa de retengao 114 quando a pressao diferencial atraves da valvula 310 mudar de diregao, reduzindo, portanto, mais o tempo de resposta da valvula 310, isto e, reduzindo o tempo de atraso de fechamento (Tc) . Como a pressao diferencial muda de sinal e o fluxo reverso comega (conforme ilustrado pelas setas tracejadas 332), a pressao do fluido entre a chapa 117 e a chapa de vedagao 112 reduz e, assim, a chapa 117 se movimenta para fora da chapa de retengao 114 em diregao a chapa de vedagao 116. Os orificios de liberagao 318 expdem a superficie de fora 317 da chapa 117 em contato com a chapa de retengao 114 para a pressao diferencial acionar para fechar a valvula 310. Tambem, os orificios de liberagao 318 reduzem a distancia 360 que o fluido deve penetrar entre a chapa de retengao 114 e a chapa 117 a firn de liberar a chapa 117 da chapa de retengao 114, conforme ilustrado na Figura 11 B. Os orificios de liberagao 318 podem ter um diametro diferente que os outros orificios 118, 120 nas chapas da valvula. Nas Figuras 11A e 11B, a chapa de retengao 114 age para limitar o movimento da chapa 117 e para suportar a chapa 117 na posigao aberta enquanto tem uma area de contato de superficie reduzida com a superficie 317 da chapa 117.

[0077] As Figuras 12A e 12B apresentam duas valvulas 110, conforme apresentado na Figura 7A, em que uma valvula 410 e orientada na mesma posigao que a valvula 110 da Figura 7A e a outra valvula 420 e invertida ou revertida com a chapa de retenpao 114 no lado inferior e a chapa de vedagao 116 no lado superior. As valvulas 410, 420 operam, conforme descrito acima, em relagao a valvula 110 das Figuras 7A-7C e 8A-8B, mas com os fluxos de ar nas diregoes opostas, conforme indicado pela seta tracejada 412 para a valvula 410 e seta tracejada 422 para a valvula 420, em que uma valvula age como uma valvula de entrada e a outra age como uma valvula de saida. A Figura 12C apresenta um grafico do ciclo de operagao da valvulas 410, 420 entre uma posigao aberta e fechada que sao moduladas pela ciclo de onda quadrada da pressao diferencial (AP), conforme ilustrado pelas linhas tracejadas (vide Figuras 9A e 9B) . 0 grafico apresenta um meio ciclo para cada uma das valvulas 410, 420 uma vez que cada uma abre da posigao fechada. Quando a pressao diferencial atraves da valvula 410 e inicialmente negativa e se reverte para se tornar uma pressao diferencial positive (+AP), a valvula 410 abre, conforme descrito acima e apresentado pelo grafico 414 com fluxo de fluindo na diregao indicada pela seta 412. Entretanto, quando a pressao diferencial atraves valvula 420 for inicialmente positive e reverter para se tornar uma pressao negativa diferencial (-AP), a valvula 420 abre, conforme descrito acima e apresentado pelo grafico 424 com fluxo de fluindo na diregao oposta, conforme indicado pela seta 422. Consequentemente, a combinagao das valvulas 410, 420 funciona como uma valvula bidirecional que permite o fluxo de fluido em ambas as diregoes em resposta ao ciclo da pressao diferencial (AP) . As valvulas 410, 420 podem ser montadas de maneira conveniente lado a lado dentro da abertura primaria 46' da bomba 10 para evitar o fluxo de fluido na diregao indicada pela seta solida na abertura primaria 46’, conforme apresentado na Figura 6 A para uma metade de ciclo e, entao, na diregao oposta (nao apresentado) para a metade do ciclo oposta.

[0078] As Figuras 13 e 14 apresentam ainda outra realizagao das valvulas 410, 420 da Figura 12A na qual duas valvulas 510, 520 correspondente as valvulas 410, 420, respectivamente, sao formadas dentro de uma unica estrutura 505. Essencialmente, as duas valvulas 510, 520 compartilham uma parede ou barreira de divisao 540 que, nesse caso, e formada como parte da parede 112, apesar de outras construgoes poderem ser possiveis. Quando a pressao diferencial atraves da valvula 510 for inicialmente negativa e se reverter para se tornar uma pressao diferencial positiva (+AP), a valvula 510 abre de sua posigao normalmente fechada com o fluxo de fluindo na diregao indicada pela seta 512. Entretanto, quando a pressao diferencial atraves da valvula 520 for inicialmente positiva e se reverter para se tornar uma pressao negativa diferencial (-AP), a valvula 520 abre de usa posigao normalmente fechada com o fluxo de fluindo na diregao oposta, conforme indicado pela seta 522. Consequentemente, a combinagao das valvulas 510, 520 funciona como uma valvula bidirecional que permite o fluxo de fluido em ambas as diregoes em resposta do ciclo da pressao diferencial (AP).

[0079] A Figura 15 apresenta ainda outra realizagao de uma valvula bidirecional 555 que tern uma estrutura semelhante a da valvula bidirecional 505 da Figura 14. A valvula bidirecional 551 tambem e formada dentro de uma unica estrutura que tem duas valvulas 510, 530 que compartilham uma parede comum ou barreira de divisao 560 que tambem e formada como parte da parede 112. A valvula 510 opera na mesma maneira, conforme descrito acima, com a chapa 117 apresentada na posigao normalmente fechada que bloqueia os orificios 20, conforme descrito acima. Entretanto, a valvula bidirecional 550 tem uma unica chapa 117 que tem uma primeira parte de chapa 117a dentro da valvula 510 e uma segunda parte da chapa 117b dentro da valvula 530. A segunda parte da chapa 117b e desviada contra a chapa 516 e compreende orificios 522 que sao alinhados aos orificios 120 da chapa 516 em vez de os orificios 118 da chapa 514 diferente das valvulas descritas acima. Essencialmente, a valvula 130 e desviada pela parte da chapa 117b em uma posigao normalmente aberta conforme distinguida da posigao normalmente fechada das outras valvulas descritas acima. Assim, a combinagao das valvulas 510, 530 funciona como uma valvula bidirecional que permite o fluxo de fluido em ambas as diregdes em resposta ao ciclo da pressao diferencial (AP) com as duas valvulas abrindo e fechando em ciclos de alternagao.

[0080] Deve ser aparente a partir da descrigao acima que uma invenção que tem vantagens significativas foi provida. Embora a invenção seja apresentada somente em poucas das suas formas, nao se limita somente a isso, pois e suscetivel a diversas alteragoes e modificagoes sem se desviar de seu espirito.

Claims (31)

1. BOMBA (10), compreendendo: um corpo de bomba que tern uma forma substancialmente cilindrica que define uma cavidade (11) para confer um fluido, a cavidade sendo formada por uma parede lateral (14) fechada em ambas as extremidades por paredes de extremidade (12, 13), pelo menos uma das paredes de extremidade sendo uma parede de extremidade impulsionada (12) que tern uma parte central e uma parte periferica que se estendem de maneira radial externamente da parte central da parede de extremidade impulsionada; um atuador (40) associado operativamente a parte central da parede de extremidade impulsionada para causar um movimento oscilatorio da parede de extremidade impulsionada, gerando, portanto, oscilagoes de deslocamento da parede de extremidade impulsionada em uma diregao substancialmente perpendicular a mesma com um no anular entre o centro da parede de extremidade impulsionada e da parede lateral quando estiver em uso; um isolador (30) operativamente associado a parte periferica da parede de extremidade impulsionada para reduzir amortecimento das oscilagoes de deslocamento; uma primeira abertura (16) disposta em qualquer localizagao na cavidade diferente da localizagao do no anular e que se estende atraves do corpo de bomba; uma segunda abertura (14) disposta em qualquer localizagao no corpo de bomba diferente da localizagao da dita primeira abertura e que estende atraves do corpo de bomba; e, uma valvula de aba (46) disposta em pelo menos uma entre as ditas primeira abertura e segunda abertura; pela qual, as oscilagoes de deslocamento geram oscilagoes de pressao radial correspondentes do fluido dentro da cavidade do dito corpo de bomba fazendo com que o fluido flua atraves das ditas primeira e segundas aberturas quando em uso, caracterizado por um isolador (30) operativamente associado a parte periferica da parede de extremidade impulsionada para reduzir o amortecimento das oscilagoes de deslocamento, e em que a dita valvula compreende: uma primeira chapa (116) que tem aberturas (120) que se estendem, de modo geral, perpendicular atraves da dita primeira chapa; uma segunda chapa que tem as primeiras aberturas que se estendem, de modo geral, perpendicular atraves da dita segunda chapa (114), as primeiras aberturas (118) sendo substancialmente deslocadas das aberturas da dita primeira chapa; um espagador (112) disposto entre a dita primeira chapa e a dita segunda chapa para formar uma cavidade (115) entre as mesmas em comunicagao fluida com as aberturas da dita primeira chapa e as primeiras aberturas da dita segunda chapa; e, uma aba (117) disposta e movel entre a dita chapa e a dita segunda chapa, a dita aba tendo aberturas (122) substancialmente deslocadas das aberturas da dita primeira chapa (116) e substancialmente alinhadas as primeiras aberturas da dita segunda chapa (114); pela qual, a dita aba (117) e induzida entre a dita primeira e segunda chapas em resposta a uma mudanga na diregao da pressao diferencial do fluido que atravessa a dita valvula de aba.

2. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela dita segunda chapa (114) compreender as segundas aberturas (318) que se estendem, de modo geral, perpendicular atraves da dita segunda chapa (114) e que sao espagadas entre as primeiras aberturas da dita segunda chapa, pela qual, as segundas aberturas sao deslocadas das aberturas da dita aba (117).

3. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela dita aba (117) ser disposta adjacente em uma entre a primeira (116) e segunda (114) chapas em uma primeira posigao quando a pressao diferencial for substancialmente zero e movel a outra uma entre as ditas primeira e segunda chapas em uma segunda posigao quando uma pressao diferencial for aplicada, pela qual, a dita aba e induzida da primeira posigao para a segunda posigao em resposta a uma mudanga na diregao da pressao diferencial do fluido que atravessa a dita valvula de aba e de volta a primeira posigao em resposta a uma reversao na diregao da pressao diferencial do fluido.

4. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pela dita aba (117) ser disposta adjacente a dita segunda chapa (114) em uma posigao normalmente aberta, pela qual, o fluido flui atraves da dita valvula de aba quando a dita aba estiver na primeira posigao e o fluxo do fluido e bloqueado pela dita valvula de aba quando a dita aba estiver na segunda posigao.

5. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pela dita aba (117) ser disposta adjacente a. dita primeira chapa (116) em uma posipao normalmente fechada, pela qual, o fluxo do fluido e bloqueado pela dita valvula de aba quando a dita aba estiver na primeira posipao e o fluido flui atraves da dita valvula de aba quando a dita aba estiver na segunda posipao.

6. BOMBA, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizada pela dita segunda chapa (114) ainda compreender segundas aberturas (318) que se estendem, de modo geral, perpendicular atraves da dita segunda chapa e espapadas entre as primeiras aberturas da dita segunda chapa, pela qual, as segundas aberturas sao deslocadas das aberturas da dita aba quando na segunda posipao.

7. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelas ditas primeira (116) e segunda (114) chapas serem formadas de um material substancialmente rigido selecionado do grupo que consiste em metal, plastico, silicone e vidro.

8. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo metal ser apo que tern uma espessura entre cerca de 100 e cerca de 200 micra.

9. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela dita aba (117) e uma entre as ditas primeira (116) e segunda (114) chapas serem separadas por uma distancia entre cerca de 5 micra e cerca de 150 micra quando a dita aba estiver disposta adjacente a dita outra chapa.

10. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pela dita aba (117) ser formada de um polimero que tern uma espessura de cerca de 3 micra e a distancia entre a dita aba e uma entre as ditas primeira e segunda chapas for entre cerca de 15 micra e cerca de 50 micra quando a dita aba estiver disposta adjacente a outra dita chapa.

11. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pela dita aba (117) ser formada de um material de peso leve selecionado do grupo que consiste em um polimero e metal.

12. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo material de peso leve ser um polimero que tem uma espessura menor que cerca de 20 micra.

13. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo polimero ser tereftalato de polietileno que tem uma espessura de cerca de 3 micra.

14. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelas aberturas (120) na dita primeira chapa serem menores que cerca de 500 micra em diametro.

15. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela dita aba (117) ser formada de um polimero que tem uma espessura de cerca de 3 micra e as aberturas na dita primeira chapa sao menores que cerca de 150 micra em diametro.

16. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelas ditas primeira (116) e segunda (114) chapas serem formadas de apo que tem uma espessura de cerca de 100 micra, e em que as aberturas (120) da dita primeira chapa, as primeiras aberturas (118) das ditas segundas chapas e as aberturas (122) da dita aba (117) sao de cerca de 150 micra em diametro, e em que a dita aba e formada de um filme de polimero que tem uma espessura de cerca de 3 micra.

17. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelas ditas primeira (116) e segunda (114) chapas, o dito espagador (112) e a dita aba (117) compreender uma primeira parte de valvula (410), e a dita valvula de aba compreende adicionalmente uma segunda parte de valvula (420) que compreende: uma primeira chapa (116) que tem aberturas (120) que se estendem, de modo geral, perpendicular atraves da dita primeira chapa; uma segunda chapa (114) que tem primeiras aberturas (118) que se estendem, de modo geral, perpendicular atraves da dita segunda chapa, as primeiras aberturas sendo substancialmente deslocadas das aberturas da dita primeira chapa; um espagador (112) disposto entre a dita primeira chapa e as ditas segundas chapas para formar uma cavidade entre as mesmas em comunicagao fluida com as aberturas da dita primeira chapa e as primeiras aberturas da dita segunda chapa; e uma aba (117) disposta e mbvel entre as dita primeira chapa e a dita segunda chapa, a dita aba tendo aberturas (122) substancialmente deslocadas das aberturas da dita primeira chapa e substancialmente alinhadas as primeiras aberturas da dita segunda chapa; pela qual, a dita aba e induzida entre as ditas primeira e segunda chapas em resposta a uma mudanga na diregao da pressao diferencial do fluido que atravessa a valvula de aba; e em que as ditas primeira (410) e segunda (420) partes de valvula sao orientadas em relagao a pressao diferencial para permitir que o fluido flua atraves das ditas duas partes da dita valvula em diregoes opostas em resposta a oscilagao da pressao diferencial do fluido que atravessa a dita valvula.

18. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pela dita aba (117) de cada parte de valvula ser disposta adjacente a uma entre as ditas primeira e segunda chapas em uma primeira posigao quando a pressao diferencial for substancialmente zero e movel a outra uma entre as ditas primeira e segunda chapas em uma segunda posigao quando for aplicada uma pressao diferencial, pela qual, cada uma das ditas abas e induzida da primeira posigao para a segunda posigao em resposta a uma mudanga na diregao da pressao diferencial do fluido que atravessa a dita valvula de aba e de volta a primeira posigao em resposta a uma reversao na diregao da pressao diferencial do fluido.

19. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelas ditas primeira (410) e segunda (420) partes de valvula serem orientadas em diregoes opostas considerando a pressao diferencial, e a dita aba de cada parte de valvula e disposta adjacente a dita segunda chapa em uma posigao normalmente aberta, pela qual, o fluido flui atraves de cada uma das ditas partes de valvula quando as ditas abas estiverem na primeira posigao e o fluxo do fluido estiver bloqueado pelas ditas partes de valvula quando as ditas abas estiverem na segunda posigao.

20. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelas ditas primeira (410) e segunda (420) partes de valvula serem orientadas em diregoes opostas considerando a pressao diferencial, e a dita aba de cada parte de valvula estiver disposta adjacente a dita primeira chapa em uma posigao normalmente fechada, pela qual, o fluxo do fluido e bloqueado pelas ditas partes de valvula quando as ditas abas estiverem na primeira posigao e o fluido flui atraves das ditas partes de valvula quando as ditas abas estiverem na segunda posigao.

21. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelas ditas primeira (410) e segunda (420) partes de valvula serem orientadas em diregdes opostas considerando a pressao diferencial, a dita aba da dita primeira parte de valvula sendo disposta adjacente a dita primeira chapa em uma posigao normalmente fechada, pela qual, o fluxo do fluido e bloqueado pela dita primeira parte de valvula quando a dita aba estiver na primeira posigao e o fluido flui atraves da dita primeira parte de valvula quando a dita aba estiver na segunda posigao, e a dita aba da dita segunda parte de valvula sendo disposta adjacente a dita segunda chapa em uma posigao normalmente aberta, pela qual, o fluido flui atraves da dita segunda parte de valvula quando a dita aba estiver na primeira posigao e o fluxo do fluido e bloqueado pela dita segunda parte de valvula quando a dita aba estiver na segunda posigao.

22. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo movimento oscilatorio gerar oscilagoes de pressao radial do fluido dentro da cavidade fazendo com que o fluido flua atraves das ditas primeira abertura e segunda abertura.

23. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pela menor frequencia ressonante das oscilagoes de pressao radial ser maior que cerca de 500 Hz.

24. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pela frequencia do movimento oscilatorio ser aproximadamente igual a menor frequencia ressonante das oscilagoes de pressao radial.

25. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pela frequencia do movimento oscilatorio estar dentro de 20% da menor frequencia ressonante das oscilagoes de pressao radial.

26. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo movimento oscilatorio ser correspondente em forma e modo as oscilagoes de pressao radial.

27. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela dita valvula de aba ser uma valvula bidirecional para controlar o fluxo do fluido em duas diregoes, a dita valvula bidirecional compreendendo pelo menos duas partes de valvula (410, 420) para controlar o fluxo do fluido, cada uma das ditas partes de valvula compreendendo: uma primeira chapa (116) que tem aberturas (120) que se estendem, de modo geral, perpendicular atraves da dita primeira chapa; uma segunda chapa (114) que tem aberturas (118) que se estendem, de modo geral, perpendicular atraves da dita segunda chapa, as primeiras aberturas sendo substancialmente deslocadas das aberturas das ditas primeiras chapas; um espagador (112) disposto entre a dita primeira chapa e as ditas segundas chapas para formar uma cavidade entre as mesmas em comunicagao fluida com as aberturas da dita primeira chapa e as aberturas da dita segunda chapa; e uma aba (117) disposta e movel entre as ditas primeira e segunda chapas, a dita aba tendo aberturas (122) substancialmente deslocadas das aberturas da dita primeira chapa e substancialmente alinhadas as aberturas da dita segunda chapa; pela qual, a dita aba e induzida entre as ditas primeira e segunda chapas em resposta a uma mudanga na diregao da pressao diferencial do fluido que atravessa a dita valvula; e, em que as ditas primeira e segunda partes de valvula sao orientadas em relagao a pressao diferencial para permitir que o fluido flua atraves das ditas duas partes da dita valvula em diregdes opostas em resposta a oscilagao da pressao diferencial do fluido que atravessa a dita valvula.

28. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pela dita aba (117) de cada parte da valvula (410, 420) ser disposta adjacente a qualquer uma das ditas primeira e segunda placas em uma primeira posigao quando a pressao diferencial e substancialmente zero e movel para a outra das ditas primeira e segunda placas em uma segunda posigao quando uma pressao diferencial e aplicada, em que cada uma das ditas abas sao induzidas a partir da primeira posigao para a segunda posigao em resposta para uma mudanga na diregao da pressao diferencial do fluido atraves da dita valvula e de volta para a primeira posigao em resposta a uma reversao na diregao da pressao diferencial do fluido.

29. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela primeira e segunda placas (114, 116) da dita valvula de aba (4 6) serem formadas de ago com uma espessura de cerca de 100 mm, e em que a abertura (120) da dita primeira placa (116), a primeira abertura (118) da dita segunda placa (114) e as aberturas (122) da dita aba (117) tem cerca de 150 mm de diametro, e em que a dita aba (117) e formada a partir de uma pelicula de polfmero com uma espessura de cerca de 3 mm.

30. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, na dita valvula de aba (46), as aberturas (120) na dita primeira placa (116), as aberturas (118) na dita segunda placa (114) e as aberturas (122) na dita aba (117) serem de diametros diferentes.

31. BOMBA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, na dita valvula de aba (46), as aberturas (120) da primeira placa (116), as aberturas (118) da segunda placa (114) e as aberturas (122) da dita aba (117) terem formas diferente.

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