ES2303166T3 - Bomba neumatica, sistema de bombeo, y su utilizacion en un aparato electronico de medida de la presion sanguinea. - Google Patents
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Abstract
Una bomba neumática, que comprende: un primer órgano de accionamiento hueco (22, 23; 61, 71) que tiene miembros de elastómero o de polímero que pueden expandirse y contraerse en respuesta a la aplicación de un voltaje, y electrodos (24, 25) para aplicar un voltaje a los miembros de elastómero o de polímero; una unidad de succión (2a; 62a, 72a) que aspira fluido al interior del órgano de accionamiento hueco y una unidad de descarga (3a; 63a, 73a) que descarga fluido al exterior del órgano de accionamiento hueco, al expandirse o contraerse dicho primer órgano de accionamiento, caracterizada por un segundo órgano de accionamiento hueco (23, 22; 71, 61) que tiene miembros de elastómero o de polímero que pueden expandirse y contraerse en respuesta a la aplicación de un voltaje, y electrodos (25, 24) para aplicar un voltaje a los miembros de elastómero o de polímero, estando dispuestos dichos primeros y dichos segundos órganos de accionamiento (22, 23; 61, 71) de tal forma que una contracción de dicho primer órgano de accionamiento provoque una expansión de dicho segundo órgano de accionamiento y una contracción de dicho segundo órgano de accionamiento de lugar a una expansión de dicho primer órgano de accionamiento.
Description
Bomba neumática, sistema de bombeo, y su
utilización en un aparato electrónico de medida de la presión
sanguínea.
El presente invento se refiere a una bomba
neumática y a un sistema de bomba y, más particularmente, a un
esfigmomanómetro y un aparato de masaje electrónicos que utilizan la
bomba neumática o el sistema de bomba.
Cuando para medir la tensión se utiliza un
esfigmomanómetro para uso doméstico, se une una bolsa neumática (un
brazalete) a una parte de un cuerpo humano tal como un brazo. EL
brazalete se expande merced a la presión aplicada por una bomba
neumática con el fin de comprimir las arterias de la persona y
obtener una onda arterial. A partir de la onda arterial se
determina, entonces, un valor de la tensión.
Existe una demanda creciente de
esfigmomanómetros de pequeño tamaño, para conseguir una gran
portabilidad y un mejor almacenamiento. En esta línea, también es de
esperar que las bombas neumáticas contenidas en los
esfigmomanómetros sean más pequeñas.
En lo que sigue se ofrecen ejemplos de bombas
neumáticas que se han empleado para esfigmomanómetros usuales.
La patente japonesa núm. 2551757 describe una
bomba de pequeño tamaño que alimenta y descarga aire cambiando
periódicamente el volumen de un diafragma en sincronismo con la
rotación del eje de accionamiento. El diafragma está enlazado con un
cuerpo de accionamiento que es descentrado por la rotación del árbol
de salida de un motor.
La patente japonesa núm. 3373558 describe un
sistema de bomba de pequeño tamaño que comprende un vástago de
accionamiento que es descentrado en la dirección radial de un motor
por la rotación del árbol de salida del motor, y una unidad de
diafragma que es comprimida y expandida por el movimiento de vaivén
del vástago de accionamiento, funcionando, por tanto, como una
bomba.
La solicitud de patente japonesa, abierta a
inspección pública, núm. 2003-193979 describe una
bomba de diafragma que emplea un órgano de accionamiento de un
polímero electroestrictivo para accionar el diafragma.
Sin embargo, en cada una de las bombas descritas
en las patentes japonesas núms. 2551757 y 3373558 y en la solicitud
de patente japonesa abierta a inspección pública núm.
2003-193979, para cambiar el volumen del diafragma
que genera una presión a partir de un cambio de volumen de la cámara
neumática, se utiliza un motor o un órgano de accionamiento previsto
fuera del diafragma. Con una estructura de esta clase se tropieza
con los siguientes
problemas:
problemas:
1) El movimiento de rotación del motor tiene que
ser convertido en un movimiento de vaivén en vertical o en
horizontal y, durante la operación de conversión del movimiento de
rotación en movimiento de vaivén, se producen pérdidas de
energía.
2) Se necesitan un componente para convertir el
movimiento de rotación en movimiento de vaivén y un componente para
deformar el diafragma, y también se requiere espacio adicional para
disponer estos componentes fuera del diafragma.
3) Tanto el motor al girar como el componente
accionado para convertir la dirección de movimiento, generan
ruido.
4) El consumo de corriente del motor es
elevado.
Asimismo, las solicitudes de patente japonesas
abiertas a inspección pública núms. 2001-269375 y
2003-250842 describen un dispositivo compresor que
comprime un objeto con un órgano de accionamiento que tiene
electrodos conductores elásticos formados a ambos lados de una
lámina elástica fabricada de un material aislante, y un dispositivo
de asistencia para un cuerpo humano que proporciona fuerza de
asistencia en la misma dirección en que tiene lugar el movimiento de
una articulación del cuerpo humano.
Una bomba neumática de acuerdo con el preámbulo
de la reivindicación 1 es conocida a partir del documento US
2004/0008853 A1.
A la vista de las técnicas usuales descritas en
lo que antecede, un objeto del presente invento es proporcionar una
bomba neumática con una estructura sencilla. Otro objeto del
presente invento es proporcionar un esfigmomanómetro electrónico,
compacto, que esté equipado con bombas neumáticas. Todavía otro
objeto del presente invento es proporcionar un aparato de masaje
compacto que esté equipado con bombas neumáticas.
Con el fin de conseguir el objeto anteriormente
descrito, una bomba neumática de acuerdo con el presente invento es
como se define en la reivindicación 1, y tiene:
un primer órgano de accionamiento hueco que
tiene miembros de elastómero o de polímero que pueden expandirse y
contraerse en respuesta a la aplicación de un voltaje, y electrodos
para aplicar el voltaje a los miembros de elastómero o de
polímero;
una unidad de succión que aspira fluido al
interior del órgano de accionamiento hueco y una unidad de descarga
que descarga fluido al exterior del órgano de accionamiento hueco al
expandirse o contraerse dicho primer órgano de accionamiento,
caracterizado por
un segundo órgano de accionamiento hueco que
tiene miembros de elastómero o de polímero que pueden expandirse y
contraerse en respuesta a la aplicación de un voltaje, y electrodos
para aplicar el voltaje a los miembros de elastómero o de polímero,
estando dispuestos dichos órganos de accionamiento primero y segundo
de tal forma que una contracción de dicho primer órgano de
accionamiento provoque una expansión de dicho segundo órgano de
accionamiento y una contracción de dicho segundo órgano de
accionamiento provoque una expansión de dicho primer órgano de
accionamiento.
En este caso, como miembros de elastómero o de
polímero que puedan expandirse y contraerse cuando se les aplica un
voltaje, pueden emplearse materiales tales como elastómero
dieléctrico y polímero electrostrictivo (tal como resina de
silicona, resina acrílica y poliuretano, que son plásticos
electroactivos con una elevada estricción). Particularmente, son
preferibles materiales con músculos artificiales de polímero
electroactivo (EPAM).
Con esta estructura, puede proporcionarse una
bomba neumática de pequeño tamaño con una estructura sencilla y sin
motor.
Además, la bomba neumática comprende,
preferiblemente, una cámara de bomba que está rodeada por el órgano
de accionamiento, un primer miembro de alojamiento al que está
conectada la unidad de succión, y un segundo miembro de alojamiento
al que está conectada la unidad de descarga, en el que el volumen de
la cámara de bomba es hecho variar por la expansión y la contracción
del órgano de accionamiento, y el fluido comprimido es descargado
al
exterior.
exterior.
Utilizando esta estructura, el órgano de
accionamiento también sirve como pared de bomba, y se expande y se
contrae para cambiar el volumen de la cámara de bomba. Así, puede
proporcionarse una función de bombeo con una estructura sencilla,
que no requiere un motor.
Además, preferiblemente, el primer miembro de
alojamiento tiene una primera válvula de retención que permite que
circule fluido desde el exterior del órgano de accionamiento
solamente a la cámara de bomba; y el segundo miembro de alojamiento
tiene una segunda válvula de retención que permite que circule
fluido desde la cámara de bomba solamente al exterior del órgano de
accionamiento.
Utilizando en esta estructura las dos válvulas
de retención, puede proporcionarse una bomba neumática con una
elevada eficacia de bombeo.
Además, el órgano de accionamiento presenta, de
preferencia, una medida de expansión y de contracción variable
dependiendo de la magnitud del voltaje aplicado.
Además, el voltaje o la frecuencia que ha de
aplicarse al órgano de accionamiento se controla, preferiblemente,
para regular el caudal de descarga y la presión de descarga del
fluido que ha de descargarse de la cámara de bomba.
En esta estructura, el voltaje a aplicar al
órgano de accionamiento o la frecuencia del voltaje aplicado, se
controlan con el fin de cambiar la carrera y la frecuencia de
actuación del órgano de accionamiento para deformar el diafragma.
Así, pueden controlarse el caudal de descarga y la presión de
descarga sin cambiar la estructura de la bomba neumática.
Además, la bomba neumática comprende un
mecanismo de recuperación que genera una fuerza de recuperación en
contra de la expansión y de la contracción del órgano de
accionamiento.
Además, el mecanismo de recuperación es,
preferiblemente, un miembro elástico que está soportado por el
primer miembro de alojamiento y el segundo miembro de alojamiento de
tal manera que el miembro elástico penetre en la cámara de bomba del
órgano de accionamiento.
Además, el mecanismo de recuperación es,
preferiblemente, un miembro elástico que está soportado por el
primer miembro de alojamiento y el segundo miembro de alojamiento de
tal manera que el miembro elástico cubra la superficie exterior del
órgano de accionamiento.
Además, el mecanismo de recuperación es,
preferiblemente, un miembro flexible, en forma de U, previsto fuera
del órgano de accionamiento y conectado a ambos extremos del órgano
de accionamiento.
En esta estructura, el mecanismo de recuperación
genera una fuerza de recuperación en contra del órgano de
accionamiento que es comprimido o expandido. Así, puede conseguirse
una operación de bombeo muy sensible.
Además, preferiblemente, el órgano de
accionamiento tiene primeros miembros de elastómero o de polímero
que reducen el volumen de la cámara de bomba al ser aplicado un
voltaje, y segundos miembros de elastómero o de polímero, que
incrementan el volumen de la cámara de bomba al ser aplicado un
voltaje; y el volumen de la cámara de bomba es hecho variar
aplicando alternativamente un voltaje a los primeros miembros de
elastómero o de polímero y a los segundos miembros de elastómero o
de polímero, descargando por tanto fluido comprimido al
exterior.
En esta estructura, el órgano de accionamiento
puede aumentar y reducir el volumen de la cámara de bomba mediante
la aplicación de un voltaje. En consecuencia, puede reducirse el
número de componentes y puede conseguirse un rendimiento superior en
el montaje, en ausencia de un resorte o un miembro flexible para
generar la fuerza de recuperación.
Además, el primer miembro de alojamiento o el
segundo miembro de alojamiento cubre, de preferencia, la superficie
exterior del órgano de accionamiento con el fin de proteger a los
miembros de elastómero o de polímero y guiar al órgano de
accionamiento en el momento de la expansión y la contracción.
En esta estructura, el miembro de alojamiento
protege al órgano de accionamiento y lo guía cuando éste se expande
y se contrae. Así, puede proporcionarse una bomba neumática que
realice operaciones de bombeo estables.
Además, preferiblemente, en la bomba neumática
hay una pluralidad de órganos de accionamiento conectados en serie y
la succión y la descarga son conducidas a través de las partes de
conexión; la longitud total de la pluralidad de órganos de
accionamiento conectados en la dirección de expansión y de
contracción es constante; y en respuesta a la contracción o
expansión de uno de los órganos de accionamiento, otro de los
órganos de accionamiento se expande o se contrae.
En esta estructura, una pluralidad de órganos de
accionamiento están conectados en serie, y se hace que la longitud
total de los órganos de accionamiento sea constante. De esta forma,
la fuerza generada por uno de los órganos de accionamiento en el
momento de la contracción puede utilizarse como fuerza de
recuperación para otro órgano de accionamiento que sea comprimido.
En consecuencia, no hay necesidad de emplear un mecanismo de
recuperación tal como un resorte o un miembro flexible, y puede
reducirse el número de componentes.
Además, el órgano de accionamiento tiene, de
preferencia, una válvula de retención en un extremo, a la cual está
conectada la unidad de succión o la unidad de descarga.
En esta estructura, el propio órgano de
accionamiento funciona como válvula de retención. En consecuencia,
puede reducirse el número de componentes.
Un sistema de bomba de acuerdo con el presente
invento comprende una pluralidad de cualquiera de las bombas
neumáticas anteriormente descritas, estando las unidades de descarga
de las bombas neumáticas conectadas una con otra, y estando las
fases de los voltajes que han de aplicarse a los órganos de
accionamiento de las bombas neumáticas, desplazadas una con respecto
a otra.
En esta estructura, las unidades de descarga de
la pluralidad de órganos de accionamiento, están conectadas en
paralelo y las bombas descargan el mismo caudal de fluido que ha de
ser descargado por una sola bomba. Asimismo, los instantes de
funcionamiento de los órganos de accionamiento están desfasados uno
con respecto a otro, con el fin de reducir la ondulación (el cambio
de presión) provocado por el fluido descargado. En consecuencia,
cuando se emplea el sistema de bomba para un esfigmomanómetro, puede
realizarse una medición extremadamente precisa.
Además, las fases están desplazadas, de
preferencia, en 2\pi/n entre sí, siendo n el número de bombas
neumáticas.
Con esta estructura, la ondulación puede hacerse
todavía menor.
Además, un esfigmomanómetro electrónico de
acuerdo con el presente invento, comprende: una bolsa de fluido que
se llena con un fluido tal como aire y que se enrolla en torno a un
cuerpo vivo; un brazalete que fija externamente la bolsa de fluido;
cualquiera de las bombas neumáticas o cualquiera de los sistemas de
bomba anteriormente descritos, que introduce fluido en la bolsa de
fluido y que pone a presión la bolsa de fluido; un perceptor de
presión que detecta la presión interna de la bolsa de fluido; y
medios operativos que llevan a cabo una operación de medición de la
tensión basándose en la presión interna detectada.
En esta estructura, no resulta necesario un
mecanismo complicado, tal como un embrague o un motor, y tampoco se
requiere un componente para convertir la dirección de movimiento
entre un movimiento de rotación y un movimiento de vaivén. En
consecuencia, puede proporcionarse un esfigmomanómetro electrónico
con una estructura sencilla. Asimismo, tampoco existe ruido de
accionamiento de un motor. En consecuencia, puede reducirse el ruido
de accionamiento de la bomba neumática, ya que no se cuenta con
componentes para la conversión de la dirección de movimiento.
Además, puede conseguirse un funcionamiento con una potencia más
baja que la requerida para accionar un motor.
De acuerdo con el presente invento, se
proporciona una bomba neumática de estructura sencilla. Asimismo, se
proporciona un esfigmomanómetro electrónico, ligero, de pequeño
tamaño. Además, se proporciona un aparato de masaje ligero y de
pequeño tamaño.
Las Figs. 1A y 1B son vistas en sección
transversal que ilustran un estado de succión y un estado de
descarga de una bomba neumática de acuerdo con una primera
realización;
las Figs. 2A y 2B son vistas esquemáticas que
ilustran las deformaciones cuando se aplica un voltaje al órgano de
accionamiento;
las Figs. 3A y 3B son vistas esquemáticas que
ilustran la estructura de EPAM;
las Figs. 4A y 4B son vistas en sección
transversal, esquemáticas, de una bomba neumática de acuerdo con una
segunda realización;
las Figs. 5A y 5B son vistas en sección
transversal, esquemáticas, de una bomba neumática de acuerdo con una
tercera realización;
las Figs. 6A y 6B son vistas en sección
transversal, esquemáticas, de una bomba neumática de acuerdo con una
cuarta realización, que es una realización del invento;
las Figs. 7A a 7C son vistas en sección
transversal, esquemáticas, de bombas neumáticas de acuerdo con una
quinta y una sexta realizaciones;
las Figs. 8A y 8B son vistas en sección
transversal, esquemáticas, de una bomba neumática de acuerdo con una
séptima realización;
las Figs. 9A y 9B son vistas en sección
transversal, esquemáticas, de una bomba neumática de acuerdo con una
octava realización, que es una realización del invento;
la Fig. 10 es una vista en sección transversal,
esquemática, de un sistema de bomba de acuerdo con una novena
realización;
la Fig. 10B ilustra ondulaciones debidas a
variaciones de presión;
la Fig. 11 es un diagrama de bloques que ilustra
la estructura de hardware de un esfigmomanómetro de acuerdo con una
décima realización;
la Fig. 12 es una gráfica de proceso del
funcionamiento básico del esfigmomanómetro de acuerdo con la décima
realización;
la Fig. 13 es una vista externa, en perspectiva,
que ilustra la estructura fundamental de un aparato de masaje;
la Fig. 14 es un diagrama de bloques que ilustra
la estructura del aparato de masaje de la Fig. 13;
la Fig. 15 es una vista en sección transversal
de los componentes principales del aparato de masaje;
la Fig. 16 es una vista desde atrás de la parte
posterior del aparato de masaje, que ilustra un ejemplo de la
disposición de bombas neumáticas y de válvulas de escape; y
la Fig. 16B es una vista en sección transversal,
vertical, de la parte trasera del aparato de masaje, tomada por el
eje geométrico y vista desde el lado derecho.
En lo que sigue, se describirán con detalle
realizaciones preferidas del presente invento, con referencia a los
dibujos y a los ejemplos. Debe observarse que las dimensiones, los
materiales, las formas, las funciones y la disposición de los
componentes de las realizaciones no limitan el alcance del invento,
a no ser que se mencione específicamente otra cosa. En la
descripción que sigue, el material, la forma y las funciones de cada
componente son los mismos que los descritos en primer lugar, a no
ser que se especifique otra cosa.
\newpage
Primera
realización
La estructura y los principios de una bomba
neumática de acuerdo con la primera realización se describen
haciendo referencia a las Figs. 1A y 1B. Las Figs. 1A y 1B son
vistas en sección transversal que ilustran un estado de entrada de
aire y un estado de salida de aire de la bomba neumática de acuerdo
con la primera realización.
Una bomba neumática A incluye un órgano de
accionamiento 1 que funciona como parte de un diafragma o como el
diafragma completo, miembros 2 y 3 de alojamiento previstos en el
lado de succión (entrada de aire) y el lado de descarga (salida de
aire) del órgano de accionamiento 1, una primera válvula de
retención 4 prevista en el miembro de alojamiento 2 en el lado de
succión, una segunda válvula de retención 5 prevista en el miembro
de alojamiento 3 en el lado de descarga, y un resorte 6 previsto
dentro del órgano de accionamiento 1.
El órgano de accionamiento 1 tiene miembros 1a
de elastómero o de polímero que pueden expandirse y contraerse con
un voltaje, y electrodos 1b que están previstos para aplicar un
voltaje a los miembros 1a de elastómero o de polímero. Los miembros
1a de elastómero o de polímero y los electrodos 1b tienen, cada uno,
forma cilíndrica (forma anular), y son apilados alternativamente,
formando por tanto el órgano de accionamiento 1 hueco que tiene una
cámara 1c de bomba. En este caso, la cámara 1c de bomba está rodeada
por el órgano de accionamiento 1, el miembro de alojamiento 2 en el
lado de succión y el miembro de alojamiento 3 en el lado de
descarga.
Los miembros 1a de elastómero o de polímero
están formados, preferiblemente, con músculos artificiales de
polímero electroactivo (EPAM) que se describirán más adelante. En
cada una de las siguientes realizaciones, se utilizan EPAM para el
órgano de accionamiento 1.
Los miembros de alojamiento 2 y 3 están
previstos en dos aberturas del órgano de accionamiento cilíndrico 1.
El miembro de alojamiento 2 incluye una unidad de succión 2a que
aspira fluido del exterior de la bomba neumática A a la cámara 1c de
bomba del órgano de accionamiento 1 hueco, y un agujero de soporte
2b que está formado para sostener la válvula de retención 4
mencionada posteriormente en virtud de la diferencia de presión
entre el exterior y la cámara 1c de bomba. El miembro de alojamiento
3 incluye una unidad de descarga 3a que descarga fluido de la bomba
1c al exterior de la bomba neumática A, y un agujero de soporte 3b,
que está formado para sostener la válvula de reten-
ción 5 mencionada posteriormente en virtud de la diferencia de presión entre la cámara 1c de bomba y el exterior.
ción 5 mencionada posteriormente en virtud de la diferencia de presión entre la cámara 1c de bomba y el exterior.
La primera válvula de retención 4 está soportada
a deslizamiento por el agujero de soporte 2b y permite que pase
fluido desde el exterior del órgano de accionamiento 1 solamente
hacia la cámara 1c de bomba. La segunda válvula de retención 5 está
soportada a deslizamiento por el agujero de soporte 3b y permite que
pase fluido desde la cámara 1c de bomba solamente al exterior del
órgano de accionamiento 1. En este caso, una "válvula de
retención" es una válvula que se abre cuando la presión en una de
las dos regiones que emparedan la válvula es superior a la presión
reinante en la otra de las dos regiones, pero que permanece cerrada
cuando la presión en la otra de las dos regiones es mayor que la
presión reinante en la primera de las dos regiones.
El resorte 6, que está hecho de un material
elástico y constituye un ejemplo de un mecanismo de recuperación
para generar una fuerza de recuperación en contra de la expansión y
la contracción, está unido a los centros de las superficies de los
miembros de alojamiento 2 y 3 a los que también está unido el órgano
de accionamiento 1, de tal forma que el resorte 6 está soportado por
los miembros de alojamiento 2 y 3. Más específicamente, el resorte 6
está previsto dentro del órgano de accionamiento 1, de tal forma que
el resorte 6 penetre en la cámara 1c de bomba y se interponga entre
el primer miembro de alojamiento y el segundo miembro de
alojamiento. El resorte 6 genera una fuerza de recupera-
ción para volver de la situación en la que el diafragma se contrae debido a un voltaje aplicado al estado original.
ción para volver de la situación en la que el diafragma se contrae debido a un voltaje aplicado al estado original.
Como se muestra en la Fig. 1A, en la bomba
neumática A, se forma un espacio entre la primera válvula de
retención A y el miembro de alojamiento 2 con el fin de llenar la
cámara 1c de bomba con fluido aspirado a través de la unidad de
succión 2a cuando el fluido es aspirado desde el exterior a la
cámara 1c de bomba al activarse el órgano de accionamiento 1.
Como se muestra en la Fig. 1B, cuando se aplica
una carga de compresión F al órgano de accionamiento 1 en virtud del
movimiento de vaivén (expansión y contracción) del propio órgano de
accionamiento 1, el volumen de la cámara 1c de bomba varía y la
válvula de retención 4 bloquea la unidad de succión 2a. Al mismo
tiempo, el fluido aspirado a la cámara 1c de bomba es comprimido y
es descargado desde la unidad de descarga 3a al exterior.
El caudal de presión (el caudal de descarga) Q
(ml/min) de la bomba neumática A, y la carga F (N/cm^{2}) y la
presión de descarga P (mm de Hg = 1,332 \times 10^{-2}
N/cm^{2}) requeridos en el momento de la compresión, se determinan
mediante las siguientes ecuaciones:
- Q = \eta_{p} \times 760/(760+P) \times V \times f \times 60
- ... {}\hskip2mm (1)
\vskip1.000000\baselineskip
- F = F_{0} + (S \times P \times 1,332 \times 10^{-2})
- ... {}\hskip2mm (2)
- P = 760 \times (V_{0}/V_{1})^{K} - 760
- ... {}\hskip2mm (3)
\vskip1.000000\baselineskip
donde
\eta_{p} es la eficacia de la bomba;
V (ml) = V_{0} (el volumen de la cámara de
bomba en el momento de la expansión) - V_{1} (el volumen de la
cámara de bomba en el momento de la compresión) es el cambio de
volumen;
f (Hz) es la frecuencia;
S (cm^{2}) es el área del diafragma;
F_{0} (N/cm^{2}) es la carga de deformación
del diafragma (a la presión atmosférica); y
K es el coeficiente de cambio adiabático.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con las ecuaciones (1) a (3), la
presión de descarga P viene determinada por la relación de
compresión de V_{0} a V_{1}, y puede controlarse cambiando la
carrera L entre el punto muerto superior y el punto muerto inferior
del diafragma representado en las Figs. 1A y 1B. El caudal Q de
presión puede controlarse ajustando el cambio de volumen V y la
frecuencia f, así como la presión de descarga P.
Puede proporcionarse una bomba neumática de
pequeño tamaño con una estructura sencilla que no requiera un motor
empleando como diafragmas, un órgano de accionamiento que tenga
miembros de elastómero o de polímero que puedan expandirse y
contraerse debido a la aplicación de un voltaje, y electrodos que
estén previstos para aplicar un voltaje a los miembros de elastómero
o de polímero, en lugar de cuerpo elásticos hechos de materiales
elásticos tales como TPE, NBR, CR, EPDM o caucho de
fluorocarbono.
El órgano de accionamiento 1 que utiliza EPAM,
tiene una longitud variable (la carrera L) que se expande y se
contrae de acuerdo con la magnitud de un voltaje aplicado. En
consecuencia, el voltaje y la frecuencia de una señal aplicada para
activar el órgano de accionamiento se controlan con el fin de
cambiar fácilmente el caudal de presión y la presión de descarga del
fluido a descargar desde la cámara de bomba.
Como el diseño del órgano de accionamiento puede
establecerse de acuerdo con la presión requerida y el caudal
requerido, puede conseguirse una elevada presión de descarga con una
baja fuerza de accionamiento reduciendo el área de la sección
interior del órgano de accionamiento o extendiendo la carrera del
órgano de accionamiento (o incrementando el voltaje a aplicar) a fin
de aumentar la relación de compresión. En caso de que se requiera un
elevado caudal de presión, debe incrementarse el volumen de la
cámara de bomba del órgano de accionamiento, o debe incrementarse la
frecuencia de activación del órgano de accionamiento o el voltaje a
aplicar.
Las Figs 2A y 2B son vistas esquemáticas que
ilustran deformaciones cuando se aplica un voltaje al órgano de
accionamiento utilizado en una realización preferida del presente
invento.
Como se muestra en la Fig. 2A, el órgano de
accionamiento 1 de acuerdo con esta realización, tiene electrodos
1b1 y 1b2 en ambos extremos del EPAM (1) en dirección axial. Además,
en esta realización, los electrodos 1b1 y 1b2 están previstos,
alternativamente, entre los EPAM (1). Cuando se aplica un voltaje V
entre los electrodos 1b1 y 1b2, el órgano de accionamiento se
contrae en dirección axial y se expande en dirección radial. En
consecuencia, el órgano de accionamiento 1 intenta contraerse en su
dirección longitudinal. Como resultado, la distancia entre los
miembros de alojamiento 2 y 3 se reduce, y se descarga el fluido
contenido en la cámara 1c de bomba.
Con el órgano de accionamiento 1 descrito en lo
que antecede, la bomba neumática A de acuerdo con esta realización
puede deformar el órgano de accionamiento 1 como un diafragma desde
el estado de succión (Fig. 1A) al estado de descarga (Fig. 1B), sin
necesidad de un mecanismo complicado tal como un motor o un
embrague.
Cuando se suspende la aplicación del voltaje, el
órgano de accionamiento 1 deformado retorna a la forma original en
virtud de la fuerza de recuperación del resorte 6 previsto en el
centro del órgano de accionamiento 1. Así, el órgano de
accionamiento 1 vuelve del estado de contracción al estado de
succión.
Como se muestra en la Fig. 3A, un órgano de
accionamiento 11 de acuerdo con otra realización del presente
invento tiene un EPAM (2) en forma de película con electrodos
estirables 25a y 25b unidos a ambas superficies. El EPAM (2) está
enrollado una o varias veces, como se muestra en la Fig. 3B. Cuando
se enrolla el EPAM (2), se enrolla un material aislante (no
mostrado) junto con el EPAM (2), con el fin de aislar cada dos
electrodos vecinos. En consecuencia, cuando se aplica el voltaje V
entre los electrodos 25a y 25b, como se muestra en la Fig. 2B, el
órgano de accionamiento 11 se contrae en dirección radial y se
expande en dirección axial. Como resultado, el órgano de
accionamiento 11 intenta expandirse en su dirección longitudinal. La
distancia entre los miembros de alojamiento 2 y 3 aumenta entonces y
se aspira fluido a la cámara 1c de bomba.
Utilizando el órgano de accionamiento 11
anteriormente descrito, una bomba neumática A' de acuerdo con otra
variante de la presente realización, puede deformar el órgano de
accionamiento 11 como un diafragma desde el estado de succión (Fig.
1A) al estado de contracción (Fig. 1B), sin necesidad de un
mecanismo complicado tal como un motor o un embrague.
Cuando se suspende la aplicación del voltaje, el
órgano de accionamiento 11 deformado retorna a la forma original en
virtud de la fuerza de recuperación del resorte previsto en el
centro del órgano de accionamiento 11. Así, el órgano de
accionamiento 11 vuelve desde el estado de contracción al estado de
succión.
Refiriéndonos de nuevo a las Figs. 1A y 1B, se
describe ahora el funcionamiento de la bomba neumática de acuerdo
con la primera realización que utiliza el órgano de accionamiento
1.
Como se muestra en la Fig. 1A, en caso de que el
voltaje a aplicar al órgano de accionamiento 1 esté DESCONECTADO, el
órgano de accionamiento 1 se mantiene en reposo en una situación tal
que el volumen de la cámara 1c de bomba sea máximo. En esta
situación, la presión es casi la misma entre el interior y el
exterior de la cámara 1c de bomba. En consecuencia, el fluido
introducido a través de la unidad de succión 2a circula a la cámara
1c de bomba a través del espacio que queda entre la válvula de
retención 4 y el miembro de alojamiento 2.
Después de eso, cuando se CONECTA el voltaje a
aplicar al órgano de accionamiento 1, como se muestra en la Fig. 1B,
el órgano de accionamiento 1 se contrae en su dirección longitudinal
y el volumen de la cámara 1c de bomba se reduce. En este punto, se
cierra la primera válvula de retención 4, cuando aumenta la presión
reinante en la cámara 1c de bomba. En consecuencia, se corta el
fluido que circula a través de la unidad de succión 2a. A medida que
se comprime la cámara 1c de bomba, la presión en ella reinante
aumenta más y se abre la segunda válvula de retención 5. Como
resultado de ello, se descarga fluido al exterior por la unidad de
descarga 3a.
Cuando se DESCONECTA de nuevo el voltaje
aplicado al órgano de accionamiento 1, el órgano de accionamiento 1
se expande en virtud de la fuerza de recuperación del resorte 6
previsto en el órgano de accionamiento 1. A consecuencia de ello,
aumenta el volumen de la cámara 1c de bomba y cae la presión
reinante en la cámara 1c de bomba. En consecuencia, cuando la
presión reinante en la cámara 1c de bomba se hace menor que la
presión exterior, se abre la primera válvula de retención 4 y el
fluido entra desde el exterior en la cámara 1c de bomba.
Con este movimiento de vaivén (expansión y
contracción), el órgano de accionamiento 1 cambia repetidamente
entre los estados mostrados en las Figs. 1A y 1B, haciendo que
cambie, por tanto, el volumen de la cámara 1c de bomba y la presión
reinante en la cámara 1c de bomba. Así, puede proporcionarse una
bomba neumática con una estructura sencilla, sin necesidad de un
dispositivo de transmisión de potencia tal como un motor o un
engranaje.
Con la bomba neumática A descrita en lo que
antecede, de acuerdo con la primera realización, no resulta
necesario un mecanismo complicado, tal como un embrague o un motor
usuales, y tampoco se requiere un componente para convertir la
dirección de movimiento pasando de un movimiento de rotación a un
movimiento de vaivén. En consecuencia, puede proporcionarse una
bomba neumática de estructura sencilla. Asimismo, una bomba
neumática de esta clase es más pequeña y más ligera que una bomba
neumática con motor, usual.
Con esta bomba neumática A, no existe el ruido
de accionamiento procedente del motor. En consecuencia, puede
reducirse el ruido de accionamiento de la bomba neumática, al
prescindirse de componentes para convertir la dirección de
movimiento. Además, la bomba neumática A puede funcionar con una
corriente menor que la requerida para accionar un motor.
En comparación con el caso en que se emplea como
diafragma el órgano de accionamiento de polímero electroestrictivo
discoidal de la técnica anterior, puede conseguirse fácilmente que
el cambio de volumen de la cámara de bomba sea mayor.
\vskip1.000000\baselineskip
Segunda
realización
Haciendo referencia ahora a las Figs. 4A y 4B,
se describe ahora la estructura de una bomba neumática de acuerdo
con una segunda realización.
Una bomba neumática B de acuerdo con la segunda
realización se diferencia de la bomba neumática A de la primera
realización en que un miembro flexible en forma de U está unido
exteriormente a los extremos del órgano de accionamiento 1, en lugar
del resorte 6, como mecanismo de recuperación para generar una
fuerza de recuperación en contra de la contracción. En lo que sigue,
la explicación se enfoca sobre las diferencias existentes entre la
primera y la segunda realizaciones.
Como se muestra en la Fig. 4A, en el caso de que
el voltaje a aplicar al órgano de accionamiento 1 esté DESCONECTADO,
el órgano de accionamiento 1 se mantiene en reposo en una condición
en la que el volumen de la cámara 1c de bomba es máximo. En esta
situación, la presión es casi la misma en el interior y en el
exterior de la cámara 1c de bomba. En consecuencia, el fluido
introducido a través de la unidad de succión 2a pasa a la cámara 1c
de bomba a través del espacio existente entre la válvula de
retención 4 y el miembro de alojamiento 2.
Después de eso, cuando se CONECTA el voltaje a
aplicar al órgano de accionamiento 1, éste se contrae en su
dirección longitudinal, y el volumen de la cámara 1c de bomba
disminuye, como se muestra en la Fig. 4B. En este punto, se cierra
la primera válvula de retención 4, cuando aumenta la presión
reinante en la cámara 1c de bomba. En consecuencia, se corta el
fluido que circula a través de la unidad de succión 2a. A medida que
se comprime la cámara 1c de bomba, la presión en ella reinante
aumenta más y se abre la segunda válvula de retención. Como
resultado, es descargado fluido al exterior a través de la unidad de
descarga 3a.
Cuando se DESCONECTA de nuevo el voltaje
aplicado al órgano de accionamiento 1, éste se expande en su
dirección longitudinal en virtud de la fuerza de recuperación
ejercida por el miembro flexible 7 unido exteriormente al órgano de
accionamiento 1. Como resultado, aumenta el volumen de la cámara 1c
de bomba y cae la presión reinante en la cámara 1c de bomba. En
consecuencia, el fluido entra desde el exterior a la cámara 1c de
bomba.
Con su movimiento de vaivén (expansión y
contracción), el órgano de accionamiento 1 cambia repetidamente
entre los estados mostrados en las Figs: 4A y 4B, haciendo que
cambien, por tanto, el volumen de la cámara 1c de bomba y la presión
reinante en la cámara 1c de bomba. Así, puede proporcionarse una
bomba neumática con una estructura sencilla, sin necesidad de un
dispositivo de transmisión de potencia tal como un motor o un
engranaje.
Con la bomba neumática B descrita en lo que
antecede, de acuerdo con la segunda realización, no resulta
necesario un mecanismo complicado, tal como un embrague o un motor
usuales, y tampoco se requiere un componente para convertir la
dirección de movimiento pasando de un movimiento de rotación a un
movimiento de vaivén. En consecuencia, puede proporcionarse una
bomba neumática de estructura sencilla. Asimismo, una bomba
neumática de esta clase es más pequeña y más ligera que una bomba
neumática con motor, usual.
Con esta bomba neumática B, no existe el ruido
de accionamiento procedente del motor. En consecuencia, puede
reducirse el ruido de accionamiento de la bomba neumática, al
prescindirse de componentes para convertir la dirección de
movimiento. Además, la bomba neumática B puede funcionar con una
corriente menor que la requerida para accionar un motor.
En comparación con el caso en que se emplea como
diafragma el órgano de accionamiento de polímero electroestrictivo
discoidal de la técnica anterior, puede conseguirse fácilmente que
el cambio de volumen de la cámara de bomba sea mayor.
Si bien en la segunda realización se utiliza el
EPAM (1) ilustrado en la Fig. 2A para el órgano de accionamiento 1,
pueden conseguirse los mismos efectos que en la segunda realización
empleando el EPAM (2) mostrado en la Fig. 2B.
\vskip1.000000\baselineskip
Tercera
realización
Refiriéndonos ahora a las Figs. 5A y 5B, se
describe ahora la estructura de una bomba neumática de acuerdo con
una tercera realización.
Una bomba neumática C de acuerdo con la tercera
realización se diferencia de la bomba neumática A de la primera
realización en que los miembros de alojamiento 12 y 13 tienen, cada
uno, un diámetro mayor que el diámetro exterior del órgano de
accionamiento 1 y en que, como mecanismo de recuperación para
generar la fuerza de recuperación en contra de la expansión y la
contracción, está previsto un resorte 8, que es un miembro elástico
sostenido por el primer miembro de alojamiento y el segundo miembro
de alojamiento de tal manera que cubra la superficie exterior del
órgano 1 de accionamiento. La diferencia principal reside en que el
resorte 8, cuyo diámetro es mayor que el diámetro exterior del
órgano de accionamiento 1, está previsto fuera de la bomba neumática
C y entre los miembros de alojamiento 12 y 13. En lo que sigue, la
explicación se enfoca sobre las diferencias existentes entre las
realizaciones primera y tercera.
Como se muestra en la Fig. 5A, en caso de que el
voltaje a aplicar al órgano de accionamiento 1 esté DESCONECTADO, el
órgano de accionamiento 1 se mantiene en reposo en una situación tal
que el volumen de la cámara 1c de bomba sea máximo.
Después de eso, cuando se CONECTA el voltaje a
aplicar al órgano de accionamiento 1, el órgano de accionamiento 1
se contrae en su dirección longitudinal y el volumen de la cámara 1c
de bomba se reduce, como se muestra en la Fig. 5B.
Cuando se DESCONECTA de nuevo el voltaje
aplicado al órgano de accionamiento 1, el órgano de accionamiento 1
se expande en su dirección longitudinal en virtud de la fuerza de
recuperación del resorte 8 unido exteriormente al órgano de
accionamiento 1. A consecuencia de ello, aumenta el volumen de la
cámara 1c de bomba y cae la presión reinante en la cámara 1c de
bomba. En consecuencia, el fluido entra desde el exterior a la
cámara 1c de bomba.
Con este movimiento de vaivén (expansión y
contracción), el órgano de accionamiento 1 cambia repetidamente
entre los estados mostrados en las Figs. 5A y 5B, haciendo que
cambien, por tanto, el volumen de la cámara 1c de bomba y la presión
reinante en la cámara 1c de bomba. Así, puede proporcionarse una
bomba neumática con una estructura sencilla, sin necesidad de un
dispositivo de transmisión de potencia tal como un motor o un
engranaje.
Con la bomba neumática C descrita en lo que
antecede, de acuerdo con la tercera realización, no resulta
necesario un mecanismo complicado, tal como un embrague o un motor
usuales, y tampoco se requiere un componente para convertir la
dirección de movimiento pasando de un movimiento de rotación a un
movimiento de vaivén. En consecuencia, puede proporcionarse una
bomba neumática de estructura sencilla. Asimismo, una bomba
neumática de esta clase es más pequeña y más ligera que una bomba
neumática con motor, usual.
Al tener el resorte 8 un diámetro mayor que el
diámetro del órgano de accionamiento 1, no hay necesidad de prever
un resorte en el interior de la cámara 1c de bomba, lo que facilita
el montaje del dispositivo. Asimismo, como puede utilizarse un
resorte con una elevada fuerza de recuperación, puede incrementarse
la fuerza de compresión F.
Con esta bomba neumática C, no existe ruido de
accionamiento procedente de un motor. En consecuencia, puede
reducirse el ruido de accionamiento de la bomba neumática, al
prescindirse de componentes para convertir la dirección de
movimiento. Además, la bomba neumática C puede funcionar con una
corriente menor que la requerida para accionar un motor.
En comparación con el caso en que se emplea como
diafragma el órgano de accionamiento de polímero electroestrictivo
discoidal de la técnica anterior, puede conseguirse fácilmente que
el cambio de volumen de la cámara de bomba sea mayor.
Si bien en esta realización se utiliza el EPAM
(1) ilustrado en la Fig. 2A para el órgano de accionamiento 1,
pueden conseguirse los mismos efectos que en la segunda realización
empleando el EPAM (2) mostrado en la Fig. 2B.
\vskip1.000000\baselineskip
Cuarta
realización
Refiriéndonos ahora a las Figs. 6A y 6B, se
describe la estructura de una bomba neumática de acuerdo con una
cuarta realización.
Una bomba neumática D de acuerdo con la cuarta
realización se diferencia de la bomba neumática A de la primera
realización en que se elimina un resorte empleando un órgano de
accionamiento 21 que combina el EPAM (1) y el EPAM (2) representados
en las Figs. 2A y 2B. En lo que sigue, la explicación se enfoca
sobre las diferencias de estructura, funciones y efectos entre las
realizaciones primera y cuarta, y se omite la explicación de los
mismos componentes que existen en la primera realización.
Las Figs. 6A y 6B son vistas en sección
transversal del órgano de accionamiento 21 de acuerdo con la cuarta
realización, que tiene un EPAM 22 (EPAM (1)) y un EPAM 23 (EPAM
(2)), y pares de electrodos 24 y 25 para aplicar un voltaje al EPAM
22 y al EPAM 23.
En el órgano de accionamiento 21 de acuerdo con
la cuarta realización, pueden emplearse el EPAM (1) y el EPAM (2)
utilizados en la primera realización ilustrada en las Figs. 2A y 2B.
En la cuarta realización, el órgano de accionamiento 21 tiene forma
cilíndrica (forma de columna). El EPAM 23 que está enrollado como se
muestra en la Fig. 2B, está previsto fuera del órgano de
accionamiento 21 y el EPAM 22 cilíndrico como se muestra en la Fig.
2A está previsto dentro del órgano de accionamiento 21.
En el caso de que el voltaje a aplicar al EPAM
22 y al EPAM 23 del órgano de accionamiento 21 esté DESCONECTADO, el
órgano de accionamiento 21 se mantiene en reposo en una condición en
la que el volumen de la cámara 1c de bomba es constante. En este
estado, la presión es casi la misma en el exterior y en el interior
de la cámara 1c de bomba. En consecuencia, el fluido introducido a
través de la unidad de succión 2a pasa a la cámara 1c de bomba a
través del espacio existente entre la válvula de retención 4 y el
miembro de alojamiento 2.
Después de eso, no se aplica voltaje entre los
electrodos 25, sino que se aplica entre los electrodos 24 (véanse
las Figs. 6A y 6B). El EPAM 22 cilíndrico es comprimido entonces en
su dirección axial y se expande en su dirección radial, como se
muestra en la Fig. 6B. En consecuencia, todo el órgano de
accionamiento 21 se contrae verticalmente. Como la distancia entre
los miembros de alojamiento 2 y 3 se acorta, el volumen de la cámara
1c de bomba disminuye. En este punto, aumenta la presión reinante en
la cámara 1c de bomba y se cierra la primera válvula de retención 4.
Como resultado, se corta el fluido que circula a través de la unidad
de succión 2a. Además, la cámara 1c de bomba se comprime y, en
consecuencia, aumenta la presión reinante en la cámara 1c de bomba.
Se abre entonces la segunda válvula de retención 5 y el fluido es
descargado al exterior a través de la unidad de descarga 3a.
Después de eso, no se aplica voltaje entre los
electrodos 24, sino que se aplica entre los electrodos 25 (véanse
las Figs. 6A y 6B). El EPAM 23 enrollado es comprimido entonces en
su dirección radial y se expande en su dirección axial, como se
muestra en la Fig. 6A. En consecuencia, todo el órgano de
accionamiento 21 se expande verticalmente. Como la distancia entre
los miembros de alojamiento 2 y 3 aumenta, el volumen de la cámara
1c de bomba se hace mayor. Cuando la presión en la cámara 1c de
bomba se hace menor que la presión exterior, se abre la primera
válvula de retención 4. Como resultado, el fluido entra desde el
exterior a la cámara 1c de bomba.
Como se ha descrito en lo que antecede, el
órgano de accionamiento 21 tiene el EPAM 22, que reduce el volumen
de la cámara 1c de bomba cuando se aplica un voltaje, y el EPAM 23
que incrementa el volumen de la cámara 1c de bomba cuando se aplica
un voltaje. Se aplica alternativamente un voltaje al EPAM 22 y al
EPAM 23, de modo que se hace variar el volumen de la cámara 1c de
bomba. Así, el fluido comprimido es descargado al exterior.
Con su movimiento de vaivén (expansión y
contracción), el órgano de accionamiento 21 cambia repetidamente
entre los estados mostrados en las Figs. 6A y 6B, haciendo que
cambien, por tanto, el volumen y la presión reinante en la cámara 1c
de bomba del órgano de accionamiento 21. Así, puede proporcionarse
una bomba neumática con una estructura sencilla, sin necesidad de un
dispositivo de transmisión de potencia tal como un motor o un
engranaje.
Con la bomba neumática D descrita en lo que
antecede, de acuerdo con la cuarta realización, no resulta necesario
un mecanismo complicado, tal como un embrague o un motor usuales, y
tampoco se requiere un componente para convertir la dirección de
movimiento pasando de un movimiento de rotación a un movimiento de
vaivén. En consecuencia, puede proporcionarse una bomba neumática de
estructura sencilla. Asimismo, una bomba neumática de esta clase es
más pequeña y más ligera que una bomba neumática con motor,
usual.
Como se emplean EPAM de dos tipos diferentes con
distintas direcciones de aplicación de voltaje, cada voltaje a
aplicar se controla adecuadamente. En consecuencia, el órgano de
accionamiento 21 puede contraerse y expandirse sin un resorte. Así,
puede reducirse el número de componentes y el dispositivo puede
hacerse más pequeño y más ligero.
Con esta bomba neumática D, no existe ruido de
accionamiento procedente del motor. En consecuencia, puede reducirse
el ruido de accionamiento de la bomba neumática, al prescindirse de
componentes para convertir la dirección de movimiento. Además, la
bomba neumática D puede funcionar con una corriente menor que la
requerida para accionar un motor.
En comparación con el caso en que se emplea como
diafragma el órgano de accionamiento de polímero electroestrictivo
discoidal de la técnica anterior, puede conseguirse fácilmente que
el cambio de volumen de la cámara de bomba sea mayor.
\vskip1.000000\baselineskip
Quinta
realización
Refiriéndonos ahora a las Figs. 7A y 7B, se
describe ahora la estructura de una bomba neumática de acuerdo con
una quinta realización.
Una bomba neumática E de acuerdo con la quinta
realización se diferencia de la bomba neumática A de la primera
realización en que, en lugar de la primera válvula de retención 4,
una válvula de charnela 28 está formada de una pieza con el EPAM en
el extremo de un órgano de accionamiento 31 al que está conectada la
unidad de succión. El material de válvula formado con los miembros
de elastómero que constituyen el EPAM es, de preferencia, un
material elastómero dieléctrico, tal como silicona o poliuretano. En
lo que sigue, la explicación se enfoca sobre las diferencias de
estructura, funciones y efectos que existen entre las realizaciones
primera y quinta, y se omite la explicación de los mismos
componentes que aparecen en la primera realización.
Como se muestra en la Fig. 7A, en el caso de que
el voltaje a aplicar al órgano de accionamiento 31 esté
DESCONECTADO, el órgano de accionamiento 31 se mantiene en reposo en
una condición en la que el volumen de la cámara 1c de bomba es
máximo.
Después de eso, cuando se CONECTA el voltaje a
aplicar al órgano de accionamiento 31, éste se contrae en su
dirección longitudinal, y el volumen de la cámara 1c de bomba
disminuye. En este punto, aumenta la presión reinante en la cámara
1c de bomba y se cierra la válvula de charnela 28. En consecuencia,
se corta el fluido que circula a través de la unidad de succión 2a.
Además, la cámara 1c de bomba es comprimida y, en consecuencia,
aumenta la presión en ella reinante. Entonces, se abre la segunda
válvula de retención 5 y el fluido es descargado al exterior a
través de la unidad de descarga 3a.
Cuando se DESCONECTA de nuevo el voltaje
aplicado al órgano de accionamiento 31, el órgano de accionamiento 1
se expande en virtud de la fuerza de recuperación del resorte (no
mostrado) previsto en el órgano de accionamiento 31. A consecuencia
de ello, aumenta el volumen de la cámara 1c de bomba y cae la
presión reinante en la cámara 1c de bomba. En consecuencia, se abre
la válvula de charnela 28 y el fluido entra desde el exterior a la
cámara 1c de bomba.
Como uno de los miembros de alojamiento está
formado con el EPAM y la válvula de charnela está prevista en la
parte inferior, como se ha descrito anteriormente, puede reducirse
el número de componentes y puede proporcionarse una bomba neumática
de estructura más sencilla.
Si bien en esta realización se utiliza el EPAM
(1) mostrado en la Fig. 2A para el órgano de accionamiento 31,
pueden conseguirse los mismos efectos descritos en lo que antecede
empleando el EPAM (2) ilustrado en la Fig. 2B.
Sexta
realización
Haciendo referencia ahora a la Fig. 7C, se
describirá la estructura de una bomba neumática de acuerdo con una
sexta realización.
Una bomba neumática F de acuerdo con la sexta
realización se diferencia de la bomba neumática A de la primera
realización en que, en lugar de la segunda válvula de retención 5,
una válvula de descarga 41a está formada de manera enteriza con el
EPAM en un extremo de un órgano de accionamiento 41. El material de
válvula formado con los miembros de elastómero que constituyen el
EPAM es, de preferencia, un material elastómero dieléctrico, tal
como silicio o poliuretano. En lo que sigue, la explicación se
enfoca sobre las diferencias de estructura, funciones y efectos que
existen entre las realizaciones primera y sexta, y se omite la
explicación de los mismos componentes que aparecen en la primera
realización.
La válvula de descarga 41a, cuyo diámetro es
menor que el diámetro exterior del órgano de accionamiento 41, está
prevista en un extremo del órgano de accionamiento 41. Un miembro
cilíndrico 29 cubre la válvula de descarga 41a para formar una
válvula de retención.
En el caso de que el voltaje a aplicar al órgano
de accionamiento 41 de acuerdo con la sexta realización esté
DESCONECTADO, el órgano de accionamiento 41 se mantiene en reposo en
una condición en la que el volumen de la cámara 1c de bomba es
máximo.
Después de eso, cuando se CONECTA el voltaje a
aplicar al órgano de accionamiento 41, éste se contrae en su
dirección longitudinal, y el volumen de la cámara 1c de bomba
disminuye en consecuencia. En este punto, aumenta la presión
reinante en la cámara 1c de bomba y se cierra la primera válvula de
retención 4. En consecuencia, se corta el fluido que circula a
través de la unidad de succión 2a. Además, se comprime la cámara 1c
de bomba y, la presión en ella reinante aumenta en consecuencia. El
miembro cilíndrico 29 es empujado entonces hacia fuera, y el fluido
es descargado al exterior a través del espacio formado entre la
válvula de descarga 41a y el miembro cilíndrico 29.
Cuando se DESCONECTA de nuevo el voltaje
aplicado al órgano de accionamiento 41, éste se expande en su
dirección longitudinal en virtud de la fuerza de recuperación
ejercida por el resorte (no mostrado) previsto en el órgano de
accionamiento 41. Como resultado, aumenta el volumen de la cámara 1c
de bomba y cae la presión reinante en la cámara 1c de bomba. En
consecuencia, se abre la primera válvula de retención 4 y el fluido
entra desde el exterior a la cámara 1c de bomba.
Como una de las válvulas de descarga del
actuador está cubierta con un miembro cilíndrico para formar una
válvula de retención como se ha descrito en lo que antecede, puede
reducirse el número de componentes y puede proporcionarse una bomba
neumática de estructura más sencilla.
Si bien en esta realización se utiliza el EPAM
(1) ilustrado en la Fig. 2A para el órgano de accionamiento 41,
pueden conseguirse los mismos efectos que se han expuesto en lo que
antecede empleando el EPAM (2) mostrado en la Fig. 2B.
\vskip1.000000\baselineskip
Séptima
realización
Refiriéndonos ahora a las Figs. 8A y 8B, se
describe la estructura de una bomba neumática de acuerdo con una
séptima realización.
Una bomba neumática G de acuerdo con la séptima
realización se diferencia de la bomba neumática A de la primera
realización en que un miembro de alojamiento 26 cubre y protege a un
órgano de accionamiento 51 con el fin de proporcionar una función de
guiado para la expansión y la contracción. En lo que sigue la
explicación se enfoca sobre las diferencias de estructura, funciones
y efectos entre las realizaciones primera y séptima, y se omite la
explicación de los mismos componentes que existen en la primera
realización.
Como se muestra en la Fig. 8A, en caso de que el
voltaje a aplicar al órgano de accionamiento 51 esté DESCONECTADO,
el órgano de accionamiento 51 se mantiene en reposo en una situación
tal que el volumen de la cámara 1c de bomba sea máximo. En esta
situación, la presión es casi la misma entre el interior y el
exterior de la cámara 1c de bomba. En consecuencia, el fluido
introducido a través de la unidad de succión 2a circula a la cámara
1c de bomba a través del espacio que queda entre la válvula de
retención 4 y el miembro de alojamiento 2.
Después de eso, cuando se CONECTA el voltaje a
aplicar al órgano de accionamiento 51, el órgano de accionamiento 51
se contrae en su dirección longitudinal y el volumen de la cámara 1c
de bomba se reduce, como se ilustra en la Fig. 8B. En este punto, se
cierra la primera válvula de retención 4, cuando aumenta la presión
reinante en la cámara 1c de bomba. En consecuencia, se corta el
fluido que circula a través de la unidad de succión 2a. A medida que
se comprime la cámara 1c de bomba, la presión en ella reinante
aumenta más y se abre la segunda válvula de retención 5. Como
resultado de ello, se descarga fluido al exterior por la unidad de
descarga 3a.
\vskip1.000000\baselineskip
Cuando se DESCONECTA de nuevo el voltaje
aplicado al órgano de accionamiento 51, el órgano de accionamiento
51 se expande en su dirección longitudinal en virtud de la fuerza de
recuperación del miembro flexible 7 previsto en el órgano de
accionamiento 1. A consecuencia de ello, aumenta el volumen de la
cámara 1c de bomba y cae la presión reinante en la cámara 1c de
bomba. En consecuencia, el fluido entra desde el exterior a la
cámara 1c de bomba.
En esta estructura, el miembro de alojamiento 26
cubre la superficie exterior del órgano de accionamiento 51,
protegiendo por tanto los miembros 1a de elastómero o de polímero y
proporcionando una función de guiado para que el órgano de
accionamiento 51 se expanda y se contraiga.
Con este movimiento de vaivén (expansión y
contracción), el órgano de accionamiento 51 cambia repetidamente
entre los estados mostrados en las Figs. 8A y 8B, haciendo que
cambie, por tanto, el volumen de la cámara 1c de bomba y la presión
reinante en la cámara 1c de bomba del órgano de accionamiento 51.
Así, puede proporcionarse una bomba neumática con una estructura
sencilla, sin necesidad de un dispositivo de transmisión de potencia
tal como un motor o un engranaje.
Con la bomba neumática G descrita en lo que
antecede, de acuerdo con la séptima realización, no resulta
necesario un mecanismo complicado, tal como un embrague o un motor
usuales, y tampoco se requiere un componente para convertir la
dirección de movimiento pasando de un movimiento de rotación a un
movimiento de vaivén. En consecuencia, puede proporcionarse una
bomba neumática de estructura sencilla. Asimismo, una bomba
neumática de esta clase es más pequeña y más ligera que una bomba
neumática con motor, usual.
Como el miembro de alojamiento 26 sirve para
proteger al órgano de accionamiento 51 y sirve para guiar al órgano
de accionamiento 51 en el momento de la expansión y de la
contracción, puede proporcionarse una bomba neumática con un
comportamiento de bombeo estable.
Si bien en esta realización se utiliza el EPAM
(1) mostrado en la Fig. 2A para el actuador 51, pueden conseguirse
los mismos efectos descritos en lo que antecede empleando el EPAM
(2) ilustrado en la Fig. 2B.
\vskip1.000000\baselineskip
Octava
realización
Haciendo referencia ahora a las Figs. 9A y 9B,
se describirá la estructura de una bomba neumática de acuerdo con
una octava realización.
En una bomba neumática H de acuerdo con la
octava realización, dos órganos de accionamiento están conectados en
serie, y la succión y la descarga se llevan a cabo a través de las
partes de conexión entre ambos órganos de accionamiento. Merced a
esta disposición, la bomba neumática H puede expandirse y contraerse
sin un resorte.
En el caso en que el voltaje a aplicar a los
órganos de accionamiento 61 y 71 esté DESCONECTADO, los órganos de
accionamiento 61 y 71 están fijados a un alojamiento (no
representado) para permanecer en reposo y mantener una longitud
total L2. En esta situación, la presión es casi la misma entre el
interior y el exterior de las cámaras 61c y 71c de bomba. En
consecuencia, el fluido introducido desde las unidades de succión
62a y 72a por una entrada 70, circula a las cámaras 61c y 71c de
bomba a través del espacio que queda entre las primeras válvulas de
retención 64 y 74 y los miembros de alojamiento 62 y 72.
Después de eso, cuando se CONECTA el voltaje a
aplicar al órgano de accionamiento 61, el órgano de accionamiento 61
se contrae en su dirección transversal y el volumen de la cámara 61c
de bomba se reduce, como se ilustra en la Fig. 9B. En este punto, se
cierra la primera válvula de retención 64, cuando aumenta la presión
reinante en la cámara 61c de bomba. En consecuencia, se corta el
fluido que circula a través de la unidad de succión 62a. A medida
que se comprime la cámara 61c de bomba, la presión en ella reinante
aumenta más y se abre la segunda válvula de retención 65. Como
resultado de ello, se descarga fluido al exterior por las unidades
de descarga 63a.
Después, cuando se DESCONECTA el voltaje
aplicado al órgano de accionamiento 61 y se CONECTA el voltaje a
aplicar al órgano de accionamiento 71, el órgano de accionamiento 71
se contrae mientras el órgano de accionamiento 61 se expande en su
dirección transversal. A consecuencia de ello, aumenta el volumen de
la cámara 61c de bomba y cae la presión reinante en la cámara 61c de
bomba. En consecuencia, se cierra la segunda válvula de retención 65
y se corta el fluido que circula a través de la unidad de descarga
63a. A medida que se comprime la cámara 61c de bomba, cae más la
presión reinante en la cámara 61c de bomba. Como resultado de ello,
se abre la primera válvula de retención 64 y entra el fluido desde
la unidad de succión 62a a la cámara 61c de bomba, por la entrada
70.
Entretanto, el órgano de accionamiento 71 se
contrae en su dirección transversal y se reduce el volumen de la
cámara 71c de bomba. En este punto, la presión reinante en la cámara
71c de bomba aumenta y se cierra la primera válvula de retención
para cortar el paso del fluido que circula desde la unidad de
succión 72a. A medida que se comprime la cámara 71c de bomba,
aumenta más la presión reinante en la cámara 71c de bomba. Como
resultado de ello, se abre la segunda válvula de retención 75 y el
fluido es descargado al exterior a través de la unidad de descarga
73a.
\newpage
Como se ha descrito anteriormente, los órganos
de accionamiento 61 y 71 están conectados en serie y la longitud
total se hace constante. Así, puede utilizarse la fuerza de uno de
los órganos de accionamiento en el momento de la compresión como
fuerza de recuperación para el otro órgano de accionamiento
comprimido.
Merced al movimiento de vaivén (expansión y
contracción), los órganos de accionamiento 61 y 71 cambian
repetidamente entre los estados mostrados en las Figs. 9A y 10B,
haciendo que cambie, por tanto, el volumen de cada una de las
cámaras 61c y 71c de bomba y la presión reinante en cada una de las
cámaras 61c y 71c de bomba, sin miembro elástico alguno tal como un
resorte. Así, puede proporcionarse una bomba neumática con una
estructura sencilla, sin necesidad de un dispositivo de transmisión
de potencia tal como un motor o un engranaje.
Con la bomba neumática H descrita en lo que
antecede, de acuerdo con la octava realización, no resulta necesario
un mecanismo complicado, tal como un embrague o un motor usuales, y
tampoco se requiere un componente para convertir la dirección de
movimiento pasando de un movimiento de rotación a un movimiento de
vaivén. En consecuencia, puede proporcionarse una bomba neumática de
estructura sencilla. Asimismo, una bomba neumática de esta clase es
más pequeña y más ligera que una bomba neumática con motor,
usual.
Con esta bomba neumática H, no existe ruido de
accionamiento procedente del motor. En consecuencia, puede reducirse
el ruido de accionamiento de la bomba neumática, al prescindirse de
componentes para convertir la dirección de movimiento. Además, la
bomba neumática H puede funcionar con una corriente menor que la
requerida para accionar un motor.
En comparación con el caso en que se emplea como
diafragma el órgano de accionamiento de polímero electroestrictivo
discoidal de la técnica anterior, puede conseguirse fácilmente que
el cambio de volumen de la cámara de bomba sea mayor.
Si bien en esta realización se utiliza el EPAM
(1) ilustrado en la Fig. 2A para los órganos de accionamiento 61 y
71, pueden conseguirse los mismos efectos que en la segunda
realización empleando el EPAM (2) mostrado en la
Fig. 2B.
Fig. 2B.
\vskip1.000000\baselineskip
Novena
realización
Haciendo referencia a las Figs. 10A y 10B, se
describirá la estructura de un sistema de bomba de acuerdo con una
novena realización, que emplea una pluralidad de las bombas
neumáticas anteriormente descritas.
En el caso de que funcione una sola bomba que
utilice el EPAM para el órgano de accionamiento, la variación de la
presión (ondulación) provocada cuando el EPAM se expande y se
contrae, se hace mayor, según se indica mediante la curva Z1 de la
Fig. 10B.
En el caso de que la bomba antes mencionada se
utilice para vigilar la tensión de acuerdo con un método de medición
por compresión, si la ondulación es mayor que un cierto valor, es
detectada como la onda del pulso del cuerpo humano y podría afectar
perjudicialmente a la precisión de la medición de la tensión.
Por tanto, una bomba neumática J de acuerdo con
la novena realización tiene una pluralidad de órganos de
accionamiento conectados en paralelo, y el mismo caudal de fluido
que es descargado en un ciclo por una sola bomba, es descargado por
la pluralidad de bombas en el mismo ciclo. En esta estructura, el
caudal por bomba es reducido y, en consecuencia, la ondulación puede
hacerse menor.
La bomba neumática J tiene tres órganos de
accionamiento 81, 82 y 83 conectados en paralelo, y las unidades de
descarga de los respectivos órganos de accionamiento están
conectadas con el fin de servir como una sola bomba. Los órganos de
accionamiento 81, 82 y 83 están formados con EPAM. Para descargar el
mismo caudal de fluido que descarga una bomba con un solo órgano de
accionamiento, el caudal a descargar por parte de cada órgano de
accionamiento debe ser, aproximadamente, un tercio de aquél. Más
específicamente, la bomba neumática J es un sistema de bomba que
incluye dos o más bombas neumáticas que tienen las unidades de
descarga conectadas entre sí. Las fases de los voltajes que han de
aplicarse a los órganos de accionamiento de las bombas neumáticas
son hechas variar. Al hacerlo así, las ondulaciones Z2 generadas por
las bombas neumáticas pueden hacerse menores que la ondulación
Z1.
Más preferiblemente, la temporización (la fase)
de la succión y de la descarga de cada órgano de accionamiento está
desplazada en 2\pi/n respecto de la de cada órgano de
accionamiento vecino, siendo n el número de bombas neumáticas. En
caso de que el número de bombas neumáticas sea tres, por ejemplo,
las fases deben estar desplazadas en 2\pi/3 una respecto de otra.
De esta manera, la ondulación provocada por los tres órganos de
accionamiento puede hacerse aún menor como se indica mediante la
curva Z3.
Debe observarse que el número de órganos de
accionamiento no se limita a tres, sino que puede ser cualquier
número igual o mayor que dos. Las fases de los órganos de
accionamiento deben estar desplazadas en 2\pi/2 (siendo n un
entero igual o mayor que 2) una respecto de otra.
De esta forma, los órganos de accionamiento
están conectados en paralelo y el mismo caudal de fluido que
descarga una sola bomba, es descargado por una pluralidad de bombas.
Los tiempos de funcionamiento de los órganos de accionamiento están
desplazados, uno con respecto a otro, de forma que la ondulación
generada por el fluido descargado pueda hacerse menor. Como
resultado, el sistema de bomba puede utilizarse para un
esfigmomanómetro, con el fin de llevar a cabo la medición con una
gran precisión.
Con la bomba neumática J descrita en lo que
antecede, de acuerdo con la novena realización, no resulta necesario
un mecanismo complicado, tal como un embrague o un motor usuales, y
tampoco se requiere un componente para convertir la dirección de
movimiento pasando de un movimiento de rotación a un movimiento de
vaivén. En consecuencia, puede proporcionarse una bomba neumática de
estructura sencilla. Asimismo, una bomba neumática de esta clase es
más pequeña y más ligera que una bomba neumática con motor,
usual.
Con esta bomba neumática J, no existe ruido de
accionamiento procedente de un motor. En consecuencia, puede
reducirse el ruido de accionamiento de la bomba neumática, al
prescindirse de componentes para convertir la dirección de
movimiento. Además, la bomba neumática J puede funcionar con una
corriente menor que la requerida para accionar un motor.
En comparación con el caso en que se emplea como
diafragma el órgano de accionamiento de polímero electroestrictivo
discoidal de la técnica anterior, puede conseguirse fácilmente que
el cambio de volumen de la cámara de bomba sea mayor.
Si bien en esta realización se utiliza el EPAM
(1) mostrado en la Fig. 2A para los órganos de accionamiento 81, 82
y 83, pueden conseguirse los mismos efectos descritos en lo que
antecede empleando el EPAM (2) ilustrado en la Fig. 2B.
\vskip1.000000\baselineskip
Décima
realización
Una décima realización del presente invento se
refiere a un esfigmomanómetro electrónico en el que pueden
emplearse, en forma adecuada, cualquiera de las bombas neumáticas
anteriormente descritas. La Fig. 11 es un diagrama de bloques que
ilustra la estructura de hardware del esfigmomanómetro electrónico.
Si bien en esta realización se emplea la bomba neumática A de la
primera realización, es posible, naturalmente, emplear cualquiera de
las bombas neumáticas B a J de las realizaciones segunda a
novena.
\vskip1.000000\baselineskip
Un esfigmomanómetro electrónico X incluye: una
bolsa 101 de fluido que se enrolla en torno a un brazo (un cuerpo
vivo) en el momento de medir la tensión; un brazalete 102 de
fijación y compresión que aprieta desde fuera y fija la bolsa 101 de
fluido; la bomba neumática A que introduce fluido en la bolsa 101 de
fluido, que se llena con un fluido tal como aire, y comprime la
bolsa 101 de fluido; una válvula 104 que descarga fluido de la bolsa
101 de fluido; un perceptor de presión 105 que detecta la presión
reinante en la bolsa 101 de fluido; una CPU 106 que sirve como
unidad operativa para llevar a cabo una operación de medición de la
tensión de acuerdo con un programa almacenado, basándose en la
presión interna percibida; una unidad operativa 107 que establece
el tiempo de medición e inicia la medición; una memoria 108 que
almacena datos tales como datos de ajuste, datos operativos y
resultados de la medición; una unidad de presentación 109 que
presenta datos tales como las condiciones de ajuste y los resultados
de la medición; y una unidad 110 de fuente de alimentación que
suministra energía a cada componente.
La CPU 106 también detecta la presión reinante
en la bolsa 101 de fluido basándose en una señal emitida como salida
desde el perceptor de presión 105 y que es convertida por un
circuito oscilador 111. Si se requiere una puesta a presión, la
bomba neumática A es accionada por la CPU 106 utilizando el circuito
de activación 112 del órgano de accionamiento 1 con el EPAM, con el
fin de incrementar la presión reinante en la bolsa 101 de fluido.
Entretanto, si se necesita una descompresión, la válvula 104 es
abierta por un circuito 113 de activación de la válvula, con el fin
de reducir la presión en la bolsa 101 de fluido.
\vskip1.000000\baselineskip
La Fig. 12 es un gráfico de proceso del
funcionamiento básico de un esfigmomanómetro electrónico al cual se
aplica, adecuadamente, el presente invento. Si bien en la
descripción que sigue la medición se lleva a cabo en relación con un
brazo de un cuerpo humano, también es posible utilizar el
esfigmomanómetro electrónico sobre cuerpos vivos no humanos, y
realizar la medición en una muñeca o en un tonillo que forme parte
de un cuerpo vivo.
En primer lugar, se enrolla el brazalete en
torno a un brazo (un cuerpo vivo) y se CONECTA la fuente de
alimentación. Cuando se da comienzo a la operación, se realiza una
inicialización para reponer cada estado de ajuste del
esfigmomanómetro electrónico X a su estado inicial (paso ST1).
\newpage
La bolsa 101 de fluido enrollada alrededor del
brazo (cuerpo vivo) es llevada a un valor de presión predeterminado
por la bomba neumática A (paso ST2). Al mismo tiempo, la señal que
indica el cambio de presión de la bolsa 101 de fluido detectado por
el perceptor de presión 105, es transmitida a la CPU 106 a través
del circuito oscilador 111 y se da comienzo a la medición de acuerdo
con la señal (paso ST4).
Tras la puesta a presión, la presión reinante en
la bolsa 101 de fluido es reducida gradualmente a medida que se abre
la válvula 104 (paso ST3). Al mismo tiempo, la señal que indica el
cambio de presión de la bolsa 101 de fluido, detectado por el
perceptor de presión 105, es transmitida a la CPU 106 a través del
circuito oscilador 111. La CPU 106 calcula entonces la presión
sistólica, la presión diastólica y el valor del pulso (paso
ST5).
Después de completada la medición, el aire
contenido en la bolsa 101 de fluido, que oprime el brazo, es
descargado por la válvula 104 y se alivia la presión ejercida sobre
el brazo (paso ST6).
El valor calculado de la tensión, o similar, es
visualizado en la unidad de presentación 109 (paso ST7) y se da por
terminada la medición de un ciclo.
\vskip1.000000\baselineskip
Décimoprimera
realización
Una décimoprimera realización del presente
invento se refiere a un aparato de masaje al que puede aplicarse, en
forma adecuada, cualquiera de las bombas neumáticas anteriormente
mencionadas. La Fig. 13 es una vista exterior en perspectiva que
ilustra la estructura fundamental del aparato de masaje de acuerdo
con la décimoprimera realización. Si bien en esta realización se
emplea la bomba neumática A de la primera realización, es posible,
naturalmente, emplear cualquiera de las bombas neumáticas B a J de
las realizaciones segunda a novena.
Un aparato de masaje 201 está formado con un
asiento 202 y un respaldo 203, con un aspecto parecido al de una
silla normal, sin patas. Dentro del asiento 202 y del respaldo 203
están previstas una pluralidad de bolsas neumáticas 205, que se
expanden y se contraen al cargar y descargar aire en ellas, y la
bomba neumática A (no mostrada) está conectada a cada una de las
bolsas neumáticas 205. El aparato de masaje 201 incluye, además,
medios de control (no representados) que controlan la carga y la
descarga de aire hacia y desde las bolsas neumáticas 205.
En esta realización, cada una de las bolsas
neumáticas 205 tiene forma rectangular. Tres de las bolsas
neumáticas 205 están previstas para el asiento 202 y ocho de las
bolsas neumáticas 205 están previstas para el respaldo 203. Debe
observarse que la forma de cada bolsa neumática 205 no es,
necesariamente, rectangular, sino que cada bolsa neumática 205 puede
tener forma circular, triangular, ovalada o similar. Asimismo, el
número de bolsas neumáticas 205 puede aumentarse o disminuirse de
acuerdo con el tamaño, la forma y similares de cada bolsa neumática
205. En este aparato de masaje 201, se introduce aire en las bolsas
neumáticas 205 o se descarga aire de ellas, merced a los medios de
control del aire, de modo que las bolsas neumáticas 205 se expandan
y se contraigan para aplicar un masaje a un cuerpo humano.
Además de la estructura fundamental antes
descrita, el aparato de masaje 201 puede tener la estructura
siguiente. La Fig. 14 es un diagrama de bloques de los componentes
principales del aparato de masaje. La estructura ilustrada en la
Fig. 14 incluye bombas neumáticas A y válvulas de descarga 207,
estando previstos medios de control del aire para cada bolsa
neumática. En la FIG, 14, n de las bolsas neumáticas 205_{1},
205_{2}, ..., 205_{n} están previstas en el asiento 202 y el
respaldo 203 del aparato de masaje 201 y las bombas neumáticas
A_{1}, A_{2}, ..., A_{n} y las válvulas de descarga 207_{1},
207_{2}, ..., 207_{n} están previstas para las respectivas
bolsas neumáticas 205_{1}, 205_{2}, ..., 205_{n}. Las bombas
neumáticas A_{1}, A_{2}, ..., A_{n} y las válvulas de
descarga 207_{1}, 207_{2}, ..., 207_{n} forman los medios de
control del aire.
En la Fig. 14, las bombas neumáticas A_{1},
A_{2}, ..., A_{n} y las válvulas de descarga 207_{1},
207_{2}, ..., 207_{n} corresponden a las respectivas bolsas
neumáticas 205_{1}, 205_{2}, ..., 205_{n}. Por tanto, en el
caso de que se haya de expandir la bolsa neumática 205_{1}, por
ejemplo, se acciona la bomba neumática A_{1} para introducir aire
en la bolsa neumática 205_{1}, cerrándose la válvula de descarga
207_{1}. Cuando la presión reinante en la bolsa neumática
205_{1} alcanza un valor predeterminado, se suspende el
funcionamiento de la bomba neumática A_{1}. En el caso de que haya
de contraerse la bolsa neumática 205_{1}, se abre la válvula de
descarga 207_{1} para descargar el aire de la bolsa neumática
205_{1}.
La Fig. 15 es una vista en sección transversal
que ilustra los componentes principales del aparato de masaje 201
con otra estructura. En este aparato de masaje 201, las bombas
neumáticas A (A_{1}, A_{2}, ..., A_{n}) y las válvulas de
descarga 207 (207_{1}, 207_{2}, ..., 207_{n}) correspondientes
a n bolsas neumáticas 205_{1}, 205_{2}, ..., 205_{n} están
previstas en el asiento 202. Más específicamente, la bomba neumática
A_{1} y la válvula de descarga 207_{1} correspondientes a la
bolsa neumática 205_{1} forman un conjunto S_{1} y la bomba
neumática A_{n} y la válvula de descarga 207_{n}
correspondientes a la bolsa neumática 205_{n} forman un conjunto
S_{n}. Los conjuntos S_{1} a S_{n} están dispuestos en
secuencia. En este caso, las bombas neumáticas A y las válvulas de
descarga 207, que constituyen la principal fuente de ruido, están
muy separadas de la parte superior del respaldo 203, junto al cual
queda situada la cara de una persona (la oreja). En consecuencia, al
oído de cada usuario, las bombas neumáticas A son menos
ruidosas.
Como las bombas neumáticas A y las válvulas de
descarga 207 están situadas cerca de las respectivas bolsas
neumáticas 205, el camino de flujo (constituido, por ejemplo, por un
tubo) que conecta cada bolsa neumática 205 a cada bomba neumática A
correspondiente, puede ser corto. En consecuencia, puede limitarse
la reducción de la presión neumática en el camino de flujo, y el
aire puede suministrarse en forma eficaz a cada bolsa neumática 205
desde cada bomba neumática A correspondiente. De este modo, puede
conseguirse una sensibilidad excelente en relación con la expansión
y la contracción de las bolsas neumáticas 205.
Las Figs, 16A y 16B ilustran un ejemplo
específico de la disposición de las bombas neumáticas A y de las
válvulas de descarga 207. La Fig. 16A es una vista posterior del
respaldo 203, y la Fig. 16B es una vista en sección transversal
vertical del respaldo 203, dada por el eje geométrico y vista desde
el lado derecho. En este caso, las bombas neumáticas A y las
válvulas de descarga 207 están situadas en el lado opuesto (en el
lado de la superficie trasera) respecto al lado de la superficie de
contacto con el cuerpo de cada bolsa neumática 205. Cada bomba
neumática A está situada en el lado superior de la región trasera de
la correspondiente bolsa neumática 205, y la correspondiente válvula
de descarga 207 está situada en el lado inferior de la región
trasera. Esta disposición es la misma para todas las bolsas
neumáticas 205 previstas en el respaldo 203. Naturalmente, es
posible preparar la misma disposición antes descrita, para el
asiento 202. Como estos componentes están dispuestos en la
dirección de la profundidad del aparato de masaje 201, como se ha
descrito en lo que antecede, puede mantenerse una gran superficie de
contacto con el cuerpo del respaldo 203 y puede permitirse un mayor
grado de libertad para la disposición de las bolsas neumáticas 205
con respecto a la superficie de contacto con el cuerpo.
En esta realización, para la expansión y la
contracción de las bolsas neumáticas previstas en un aparato de
masaje, se utilizan bombas neumáticas que no requieren ningún
mecanismo complicado, tal como un embrague o un motor usuales, y que
no requieren un componente para convertir la dirección de
movimiento, pasando de un movimiento de rotación a un movimiento de
vaivén. En consecuencia, puede proporcionarse un aparato de masaje
con una estructura más sencilla. Además, un aparato de masaje de
esta clase puede fabricarse más pequeño y más ligero que uno que
utilice bombas neumáticas con motores.
Asimismo, como se elimina el ruido de
funcionamiento de los motores y no se emplea ningún componente para
convertir la dirección de movimiento, puede reducirse el ruido de
las bombas neumáticas durante el funcionamiento. En consecuencia,
los usuarios se sienten más cómodos durante el uso del aparato de
masaje. Además de eso, el aparato de masaje puede trabajar con una
corriente menor que la requerida en caso de utilizarse motores de
accionamiento.
El presente invento no se limita a las
realizaciones anteriores, y pueden realizarse en él diversas
modificaciones y combinaciones sin apartarse por ello del alcance de
la protección definida por la materia protegida mediante las
adjuntas reivindicaciones de patente.
El presente invento no sólo puede aplicarse a un
aparato de masaje del tipo de silla, formado con el asiento y el
respaldo antes descritos, sino también a un aparato de masaje que
solamente aplique masaje a una pierna o a una mano.
Claims (9)
1. Una bomba neumática, que comprende:
un primer órgano de accionamiento hueco (22, 23;
61, 71) que tiene miembros de elastómero o de polímero que pueden
expandirse y contraerse en respuesta a la aplicación de un voltaje,
y electrodos (24, 25) para aplicar un voltaje a los miembros de
elastómero o de polímero;
una unidad de succión (2a; 62a, 72a) que aspira
fluido al interior del órgano de accionamiento hueco y una unidad de
descarga (3a; 63a, 73a) que descarga fluido al exterior del órgano
de accionamiento hueco, al expandirse o contraerse dicho primer
órgano de accionamiento, caracterizada por
un segundo órgano de accionamiento hueco (23,
22; 71, 61) que tiene miembros de elastómero o de polímero que
pueden expandirse y contraerse en respuesta a la aplicación de un
voltaje, y electrodos (25, 24) para aplicar un voltaje a los
miembros de elastómero o de polímero, estando dispuestos dichos
primeros y dichos segundos órganos de accionamiento (22, 23; 61, 71)
de tal forma que una contracción de dicho primer órgano de
accionamiento provoque una expansión de dicho segundo órgano de
accionamiento y una contracción de dicho segundo órgano de
accionamiento de lugar a una expansión de dicho primer órgano de
accionamiento.
2. Una bomba neumática de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende:
una cámara de bomba que rodea a dichos órganos
de accionamiento primero y segundo (22, 23), en la que:
- dicho primer órgano de accionamiento (22) está dispuesto para reducir el volumen de la cámara de bomba merced a la aplicación de un voltaje, y dicho segundo órgano de accionamiento (23) está dispuesto para incrementar el volumen de la cámara de bomba merced a la aplicación de un voltaje;
- haciéndose variar el volumen de la cámara de bomba mediante la aplicación alternativa de un voltaje al primer órgano de accionamiento (22) y al segundo órgano de accionamiento (23), descargándose por tanto fluido comprimido al exterior.
3. Una bomba neumática de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que:
dichos órganos de accionamiento primero y
segundo (61, 71) están conectados en serie, realizándose la succión
y la descarga a través de las partes de conexión; y
la longitud total de dichos órganos de
accionamiento primero y segundo (61, 71) conectados, en la dirección
de expansión y de contracción, es constante.
4. Una bomba neumática de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, en la que dichos órganos de
accionamiento primero y segundo (22, 23; 61, 71) tienen una magnitud
de expansión y de contracción que varía dependiendo de la magnitud
del voltaje aplicado.
5. Una bomba neumática de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, en la que el voltaje a aplicar
a dichos órganos de accionamiento primero y segundo (22, 23; 61, 71)
o la frecuencia del voltaje aplicado, se controlan para controlar el
caudal de descarga y la presión de descarga del fluido a
descargar.
6. Un sistema de bomba, que comprende:
una pluralidad de bombas neumáticas de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, estando las
unidades de descarga de las bombas neumáticas conectadas entre
sí,
estando desplazadas, una respecto de otra, las
fases de los voltajes a aplicar a los órganos de accionamiento de
las bombas neumáticas.
7. Un sistema de bomba de acuerdo con la
reivindicación 6, en el que las fases están desplazadas en 2\pi/n
unas de otras, siendo n el número de bombas neumáticas.
8. Un esfigmomanómetro electrónico, que
comprende:
una bolsa de fluido que se llena con un fluido
tal como aire y se enrolla en torno a un cuerpo vivo;
un brazalete que fija desde fuera la bolsa de
fluido;
la bomba neumática de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, que introduce fluido en la bolsa de
fluido y pone a presión la bolsa de fluido;
un perceptor de presión que detecta la presión
reinante en la bolsa de fluido; y
medios operativos que llevan a cabo una
operación de medición de tensión basándose en la presión interna
detectada.
9. Un esfigmomanómetro electrónico, que
comprende:
una bolsa de fluido que se llena con un fluido
tal como aire y se enrolla en torno a un cuerpo vivo;
un brazalete que fija desde fuera la bolsa de
fluido;
el sistema de bomba de acuerdo con la
reivindicación 6 o la reivindicación 7, que introduce fluido en la
bolsa de fluido y pone a presión dicha bolsa de fluido;
un perceptor de presión que detecta la presión
reinante en la bolsa de fluido; y
medios operativos que llevan a cabo una
operación de medición de tensión basándose en la presión interna
detectada.
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