ES2318389T3 - Valvula para un fluido, especialmente para uso en una bomba de liquido mecanicamente impulsada. - Google Patents
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Abstract
Válvula (32) para un fluido, especialmente para un líquido, en donde la válvula (32) es maniobrada por el fluido a regular, con una carcasa (3, 4), en donde la válvula (32) presenta una membrana de válvula elástica (33) alojada en la carcasa (3, 4) y un cuerpo de válvula (34) sujeto en esta membrana, así como con una entrada (26, 37, 38, 39) para el fluido, que desemboca en una cámara (42, 43, 44), y una salida (45) que parte de la cámara (42, 43, 44), en donde el cuerpo de válvula (34) puede ser puesto en contacto con un elemento elástico (33) para cerrar el paso de fluido de la válvula (32), caracterizada por las particularidades siguientes: - el elemento elástico (33) es la membrana de válvula elástica (33), - un tope (36, 55) que se encuentra fuera del recorrido del fluido sirve para limitar el movimiento de abombamiento de la membrana de válvula (33) al producirse un aumento de la presión del fluido, moviendo el tope (36, 55) al elemento elástico (33) contra el cuerpo de válvula (34) y cerrando el paso de fluido (26, 37, 38, 39, 42, 43, 44, 45) de la válvula (32), - la entrada (36, 37, 38, 39) se extiende a través de la membrana de válvula (33) y el cuerpo de válvula (34) hasta la cámara (42, 43, 44), y - la presión existente en la salida de la válvula conduce a un abombamiento de la superficie de válvula a través de una superficie operativa realizada con un tamaño correspondiente.
Description
Válvula para un fluido, especialmente para uso
en una bomba de líquido mecánicamente impulsada.
La invención concierne a una válvula para un
fluido, especialmente para un líquido, en donde la válvula es
maniobrada por el fluido a regular, con una carcasa, en donde la
válvula presenta una membrana de válvula elástica alojada en la
carcasa y un cuerpo de válvula sujeto en esta membrana, así como con
una entrada para el fluido que desemboca en la cámara, y con una
salida que parte de la cámara, en donde el cuerpo de válvula puede
ser puesto en contacto con un elemento elástico para cerrar el paso
de fluido de la válvula.
La válvula se emplea preferiblemente en una
bomba de líquido mecánicamente impulsada, especialmente en una
bomba de líquido de esta clase que está prevista para líquidos
medicinales y fisiológicos de alimentación, así como para líquidos
en el ámbito biológico y en el ámbito de los laboratorios. Es
igualmente imaginable emplear la válvula para gases, especialmente
para aquéllos que han de alimentarse en el marco de ensayos de
laboratorio. El campo de aplicación principal de la válvula reside
en el campo del transporte de un líquido.
En relación con el transporte de líquidos se
emplean los más diferentes tipos de bombas de líquido. Las bombas
no impulsadas eléctricamente, de preferencia bombas de infusión
mecánicas, adolecen del inconveniente de que generan presiones
diferentes dentro del tiempo de utilización. Esto significa que la
presión inicial es en general más alta que la presión final. La
regulación del caudal se realiza por medio de tubos flexibles
capilares o tubos capilares de vidrio. Estas soluciones con
capilares dan como resultado, dentro del tiempo de aplicación,
fluctuaciones del caudal de hasta un 70%. Esto representa un gran
inconveniente para pacientes con problemas de tolerancia, por
ejemplo pacientes alérgicos, ya que unas tasas de dosificación
demasiado altas conducen a efectos secundarios e incompatibilidades
hasta tener como consecuencia la muerte.
Una válvula de la clase citada al principio que
se emplea para líquidos y que muestra todas las características del
preámbulo de la reivindicación 1 es conocida por el documento EP 1
321 156 A1. La carcasa presenta allí una cámara, un canal de
entrada que está en unión de flujo con la cámara y un canal de
salida para el líquido que está en unión de flujo con la cámara.
Dentro de la cámara está dispuesto un cuerpo de válvula rígido para
regular el flujo de líquido a través de la cámara. El cuerpo de
válvula está unido con una membrana de válvula aprisionada en la
zona del borde periférico de la carcasa, con lo que el cuerpo de
válvula se mueve de conformidad con el movimiento de la membrana de
válvula. La carcasa aloja un elemento elástico de forma anular en
posición concéntrica al canal de entrada. El cuerpo de válvula
puede moverse en contra del elemento elástico a fin de cerrar el
canal de entrada. Debido al dimensionamiento de esta válvula y del
limitador de flujo asociado al canal de salida, la resistencia que
se opone al líquido al salir éste de la carcasa es mayor que la
resistencia que se opone al líquido que entra en la válvula. Al
entrar el líquido en la carcasa se origina en la cámara llena de
líquido una presión hidrostática que actúa sobre el cuerpo de
válvula y la membrana de válvula. Cuando unos apéndices
distanciadores del cuerpo de válvula se aplican sin presión al
elemento elástico, no se cierra el canal de líquido que atraviesa
este último y puede pasar líquido del canal de entrada a la cámara y
desde allí al canal de salida. Debido a la elasticidad del elemento
elástico se tiene que, al variar la presión del líquido que se
encuentra en la cámara, la membrana de válvula es abombada en
sentido de apartarse ligeramente del interior de la cámara por
efecto de una fuerza que actúa en dirección a dicho elemento
elástico y el cuerpo de válvula es movido en esta dirección,
hincándose a presión los apéndices distanciadores del cuerpo de
válvula en el elemento elástico. Se reduce así la rendija entre las
superficies de sellado. Por tanto, se hace más pequeño el caudal
volumétrico que atraviesa la válvula. En caso de una fuerza
suficientemente grande, el cuerpo de válvula cierra la rendija, con
lo que ya no puede penetrar en la cámara líquido que se encuentre en
el canal de entrada. Debido a esto, se reduce la presión en la
cámara. Al reducirse la presión, la fuerza de reposición de la
membrana de válvula desviada conduce a que el cuerpo de válvula se
separe del elemento elástico, con lo que se forman nuevamente la
rendija entre las superficies de sellado. Por tanto, esta válvula
trabaja a la manera de un reductor de presión, concretamente en
función de la presión de entrada existente. Con esta válvula es
sólo insuficientemente posible regular la presión de una manera
ampliamente constante.
En el documento US 5,616,127 se describe un
dispositivo para alimentar un líquido medicinal a un paciente. Éste
presenta una válvula para regular el flujo del medicamento líquido.
La válvula presenta una carcasa con un asiento de válvula
cónicamente dispuesto y un cuerpo de válvula desplazable con
relación a este asiento y dotado de un asiento de válvula
igualmente cónico. El cuerpo de válvula está unido con la carcasa de
válvula a través de un miembro intermedio elástico a la manera de
un fuelle. El espacio rodeado por el fuelle forma una cámara que
está provista de un canal de salida. El canal de entrada se extiende
a través de la carcasa de válvula. Al producirse un aumento de la
presión en la cámara se ensancha el fuelle, con lo que el cuerpo de
válvula reduce la sección transversal de paso de la carcasa de
válvula hasta que, a una presión máxima, se cierra el canal de
entrada de la carcasa de válvula por medio del cuerpo de válvula.
Cuando la válvula está sin presión, el fuelle, debido a sus fuerzas
de reposición, cuida de que el cuerpo de válvula se mueva contra un
asiento de válvula adicional de la carcasa y bloquee también en este
estado el flujo a través de la válvula.
Se conoce por el documento US 4,852,605 una
válvula en la que una carcasa de válvula presenta un asiento de
válvula con el cual coopera un cuerpo de válvula que está
configurado en forma de bola. Esta bola está sujeta en un cuerpo de
soporte que a su vez está apoyado en una membrana de válvula. Al
aplicar una presión elevada en un canal de entrada de la carcasa,
la bola se separa del asiento de válvula. Dependiendo de la magnitud
de la presión resulta una sección transversal más o menos grande
para la salida del líquido desde el canal de entrada.
En el documento DE 44 36 540 A1 se describe un
sistema de infusión para la entrega continua de un medicamento
líquido a presión. Se encuentra allí un pistón en un estado de
equilibrio. Si se aplica un caudal volumétrico demasiado grande a
través de un dispositivo de entrega de medicamento, esto conduce a
un desplazamiento del pistón y, dependiendo del recorrido de
desplazamiento del pistón, a una obstrucción más o menos grande de
un canal de entrada para el medicamento.
En el documento US 3,511,472 se describe una
válvula con una membrana de válvula elástica para cerrar el asiento
de una carcasa de válvula. La sección transversal de paso de la
válvula puede regularse sin escalones por medio de un tornillo
regulable que lleva el cuerpo de válvula.
El cometido de la presente invención consiste en
perfeccionar una válvula de la clase citada al principio de modo
que quede garantizado un amplio mantenimiento en estado constante de
la corriente de líquido, así como un mantenimiento correspondiente
en estado de la corriente de líquido dentro de un estrecho intervalo
de tolerancia.
El problema se resuelve por medio de una válvula
según la reivindicación 1, es decir, de la clase citada al
principio, que se caracteriza por las particularidades
siguientes:
- el elemento elástico es una membrana de
válvula elástica,
- un tope que se encuentra fuera del recorrido
del fluido sirve para limitar el movimiento de abombamiento de la
membrana de válvula al producirse un aumento de la presión del
fluido, moviendo el tope al elemento elástico contra el cuerpo de
válvula y cerrando el paso de fluido de la válvula,
- la entrada se extiende a través de la membrana
de válvula y del cuerpo de válvula hasta la cámara,
- la presión existente en la salida de la
válvula conduce a un abombamiento de la superficie de válvula a
través de una superficie operativa configurada con un tamaño
correspondiente.
En la válvula según la invención es de
importancia especial el hecho de que la corriente de líquido puede
regularse en un valor sustancialmente constante con independencia de
la magnitud de la presión de entrada existente en la válvula. Esto
es posible debido a que una presión existente en la salida conduce,
a través de una superficie operativa configurada con un tamaño
correspondiente, a un abombamiento de la membrana de válvula
respecto de su posición de partida, con la consecuencia de que la
membrana de válvula se mueve contra el tope y experimenta así una
deformación que conduce al cierre del cuerpo de válvula. La presión
relativamente alta en la zona de la salida, la cual, por supuesto,
es más baja que la presión reinante en la zona de la entrada, se
asegura por medio del limitador de flujo.
Es especialmente ventajoso a este respecto el
hecho de que, según la invención, la entrada de la válvula se
extiende a través de la membrana de válvula y del cuerpo de válvula
hasta la cámara. Se trata especialmente de canales unidos uno con
otro.
La membrana de válvula y el cuerpo de válvula
son especialmente componentes separados. El cuerpo de válvula está
configurado especialmente como un núcleo de válvula. Con esta
formulación se pretende expresar que este componente está dispuesto
en una zona central de la válvula, estando especialmente sujeto en
la membrana de válvula de la manera descrita. El cuerpo de válvula
es preferiblemente un componente rígido. Está sujeto en la membrana
de válvula de tal manera que no puede moverse con relación al cuerpo
de válvula ni en la dirección de movimiento de este cuerpo ni en la
dirección transversal del mismo, y especialmente no puede tampoco
ser hecho girar con respecto a la membrana de válvula. Se asegura
así que en cualquier estado de funcionamiento los canales de
entrada de la membrana de válvula y el cuerpo de válvula estén
alineados uno con otro y, además, quede garantizada una posición
definida del cuerpo de válvula con respecto a la membrana de
válvula, especialmente en la zona en la que el cuerpo de válvula
deberá ser cerrado por la membrana de válvula. Convenientemente, la
membrana de válvula está sujeta, especialmente sujeta por
aprisionamiento, entre dos partes de la carcasa en la zona de un
borde periférico. Existe así la posibilidad de que, partiendo de las
zonas de borde de la membrana de válvula, ésta se abombe en grado
suficiente bajo la influencia de la respectiva presión de fluido
existente. La membrana de válvula está configurada preferiblemente
en forma perfilada en sección transversal y una zona central de la
membrana de válvula sirve para recibir el cuerpo de válvula. Esta
zona central está configurada especialmente en forma de vaso.
Convenientemente, está prevista una
configuración especial de la membrana de válvula. Según esto, un
elemento de cierre es parte integrante de la membrana de válvula.
El tope mueve al elemento de cierre contra el cuerpo de válvula y
cierra así la salida de fluido de la válvula.
La salida de la válvula puede estar realizada de
diferentes maneras. Es imaginable conducir la salida directamente
de la cámara a la carcasa y de allí, a través de un canal, a una
tubería de salida unida con la carcasa. Una configuración
modificada prevé que, según la conducción del canal de entrada a
través de la membrana de válvula, puede estar perfectamente
previsto también un canal de salida que se extienda a través de la
membrana de válvula.
En el aspecto constructivo, la válvula se puede
configurar de manera especialmente sencilla en la zona de la
membrana de válvula y del cuerpo de válvula cuando la membrana de
válvula presenta un canal de entrada radial y el cuerpo de válvula
presenta un canal de entrada radial que se une a este canal de
entrada antes citado, desembocando el último canal de entrada en un
canal de entrada axial del cuerpo de válvula que se puede cerrar
por medio de la membrana de válvula. Entre el cuerpo de válvula y la
membrana de válvula está formado convenientemente, partiendo de la
cámara, un canal de salida.
Según una forma de realización especial de la
invención, se ha previsto que el tope esté configurado como un tope
regulable. Éste está configurado especialmente como un tornillo de
ajuste atornillado en la carcasa. Cuanto más libere el tornillo al
recorrido de ajuste de la membrana de válvula, tanto mayor será la
presión secundaria en la válvula.
Con la válvula según la invención se realiza la
regulación del caudal del fluido con respecto a la presión máxima.
La membrana de válvula está diseñada en este caso preferiblemente
para el nivel de presión que se debe regular. Esto significa que la
regulación puede efectuarse enteramente por medio de la membrana de
válvula elástica. No obstante, según un perfeccionamiento de la
invención, está previsto un muelle para reponer la membrana de
válvula a la posición abierta de la válvula. Este muelle favorece el
movimiento de reposición de la membrana de válvula.
El muelle está construido preferiblemente como
un muelle de compresión que se apoya en la carcasa y en la membrana
de válvula, pudiendo reponerse especialmente la membrana de válvula
contra un tope del lado de la carcasa. Este tope limita el
movimiento de reposición de la membrana de válvula.
La salida de la válvula presenta preferiblemente
un limitador de flujo. Por tanto, éste forma parte integrante de la
válvula.
Otras características de la invención se
presentan en las reivindicaciones subordinadas, en la descripción
de las figuras y en las propias figuras.
En las figuras se ilustra la invención con ayuda
de una bomba de líquido mecánicamente impulsada que está provista
de la válvula, sin que la invención quede limitada a este ejemplo de
realización. Muestran:
La figura 1, una representación de despiece de
una bomba de líquido mecánicamente impulsada en la que se emplea la
válvula según la invención,
La figura 2, una sección central longitudinal
vertical a través de la bomba mostrada en la figura 1, especialmente
para ilustrar el accionamiento de la bomba, con un globo aplicado a
un núcleo,
La figura 3, una sección según la figura 2 con
el globo lleno de líquido,
La figura 4, una sección longitudinal vertical a
través de la bomba mostrada en la figura 1, a cierta distancia del
eje medio longitudinal de la bomba, con la sección realizada en la
zona de la válvula de la bomba,
La figura 5, una sección en la zona de la
válvula realizada transversalmente a través de la bomba ilustrada
en la figura 1,
La figura 6, una sección central longitudinal
horizontal a través de la bomba mostrada en la figura 1, con el
globo aplicado al núcleo,
La figura 7, una sección según la figura 6, con
el globo lleno de líquido,
La figura 8, una sección transversal de la bomba
realizada en la zona del sitio de apoyo del núcleo,
La figura 9, una sección transversal de la bomba
realizada en la zona del tramo no apoyado del núcleo y del globo
lleno de líquido,
La figura 10, una representación en sección
ampliada del núcleo, el globo y el anillo de aprisionamiento para
unir el globo y el núcleo, con el globo aplicado al núcleo,
La figura 11, una sección a través del núcleo y
el globo, realizada transversalmente a la extensión longitudinal
del núcleo, con el globo aplicado al núcleo,
La figura 12, una representación en sección
según la figura 11 para una configuración modificada de la sección
transversal del globo,
La figura 13, una representación en sección
ampliada de la válvula mostrada en la figura 4 y
La figura 14, un diagrama para ilustrar el
principio operativo de la bomba de líquido mecánicamente impulsada
con indicación de magnitudes físicas.
La bomba de líquido mecánicamente impulsada 1,
ilustrada en la figura 1, sirve especialmente para la aplicación de
líquidos medicinales o líquidos fisiológicos de alimentación, por
ejemplo para la aplicación de un medicamento líquido.
La bomba 1 presenta una carcasa 2 de varias
partes que está formada por una parte central 3, una parte superior
4 y una parte inferior 5 cooperantes con esta parte central, una
cubierta superior 6 cooperante con la parte superior y una cubierta
inferior 7 cooperante con la parte inferior 5.
La parte central 3 está provista, en su lado
superior, de un rebajo 8 de forma semicircular en sección
transversal, abierto hacia el borde libre de la parte central 3, y
la parte superior 4 está provista en su lado inferior, en la zona
de borde correspondiente, de un rebajo correspondiente 9 de forma
semicircular. Cuando la parte superior 4 está unida con la parte
central 3, los dos rebajos 8 y 9 forman una sección transversal
circular para recibir una zona extrema 10 de un núcleo 11 que está
ensanchada en forma cónica. Este núcleo presenta, prescindiendo de
su zona extrema 10, un diámetro exterior constante. Este tramo
cilíndrico del núcleo 11 está designado con el número de referencia
12. El núcleo 11 está atravesado en su eje medio longitudinal por un
canal 13 (véase la figura 2), del cual se derivan, en la zona del
tramo 12 (figura 6), varios canales 14 que se extienden radialmente
al núcleo 11. En la zona del perímetro exterior del núcleo 11 los
canales radiales 14 desembocan en ranuras periféricas 15 de dicho
núcleo 11.
Con el núcleo 11 coopera un elemento elástico
que está configurado en forma de un globo 16 hecho de silicona.
Éste se ha fabricado por el procedimiento de fundición inyectada. El
globo presenta, en correspondencia con la zona extrema 10 del
núcleo 11, una zona extrema cónicamente ensanchada 17 con una
abertura 17a y un tramo 18 que corresponde a la forma exterior del
tramo 12 del núcleo 11 y que desemboca en la zona extrema 19 cerrada
debido al globo, la cual queda alejada de la zona extrema 17.
Las dimensiones del núcleo 11 y el globo 16
están calculadas de modo que, tal como puede deducirse de la figura
2, el globo enchufado sobre el núcleo 11 se aplique completamente a
dicho núcleo 11 y, por tanto, la zona extrema 17 del globo
establezca contacto con la zona extrema 10 del núcleo y el tramo 18
del globo 16 establezca contacto con el tramo 12 del núcleo 11, y
finalmente la zona extrema 19 del globo 16 se aplique al extremo
libre del lado frontal del núcleo 11. Las dimensiones del globo 16
con respecto al núcleo 11 se han elegido aquí de modo que el globo
16 se aplique al núcleo 11 con un pretensado relativamente pequeño
y, por tanto, en estado relativamente relajado.
Para fijar el globo 16 en la región de su zona
extrema 17 al núcleo 11 en la región de la zona extrema 10 de este
último se ha previsto un anillo de aprisionamiento 20 que se enchufa
por fuera sobre el globo 16 en la región de su zona extrema 17. La
estructura así creada se coloca juntamente con el anillo de
aprisionamiento 20 dentro del rebajo 8 de la parte central 3 y a
continuación se une la parte superior 4 con la parte central 3, con
lo que el anillo de aprisionamiento 20 y, por tanto, el núcleo 11 y
el globo 16 quedan firmemente sujetos en los rebajos 8 y 9 de la
parte central 3 y la parte superior 4. Para garantizar una retención
segura del anillo de aprisionamiento 20, los rebajos 8 y 9
presentan un alojamiento cónico para dicho anillo de aprisionamiento
20 que se ensancha alejándose del respectivo borde libre de la
parte central 3 o de la parte superior 4.
La parte central 3, la parte superior 4 y la
parte inferior 5 sirven para recibir otros elementos funcionales de
la bomba 1:
Con la parte superior 4 está unida una válvula
21 de cierre Luer que atraviesa una abertura 22 de la parte
superior 4 y que, tal como puede deducirse de la descripción de la
figura 2 a la que se hace referencia seguidamente, posee una
carcasa de válvula 23 de cierre Luer y un núcleo de válvula 24 de
cierre Luer. La válvula 21 de cierre Luer está unida a través de un
canal 25 con un canal 26 que está formado entre la parte superior 4
y la parte central 3 y que se encuentra unido con el canal 13 que
atraviesa el núcleo 11.
La bomba se llena de líquido a través de la
válvula 31 de cierre Luer y los canales 25, 26 y 13. Partiendo del
estado sin llenar ilustrado en la figura 2, el globo 16 se dilata,
al aumentar la aportación de líquido, en la zona que no está
aprisionada por el anillo de aprisionamiento 20 y, cuando está
completamente lleno, adopta la forma final ilustrada en la figura
3. El espacio ocupado por el líquido se ha designado allí con el
número de referencia 27. Se puede deducir de las figuras 2, 3 y 6 a
12 que el globo 16, comenzando en su estado de partida aplicado al
núcleo 11, varía su forma al llenarlo de líquido tanto en la
dirección longitudinal del núcleo como en direcciones transversales
de éste, es decir, en una primera dirección transversal y en una
segunda dirección transversal perpendicular a ésta.
La parte superior 4 y la parte inferior 5 están
provistas de unos salientes de encastre 28 que sirven para recibir
una capota 29 configurada aproximadamente en forma de riñón en
sección transversal. Como puede deducirse claramente de la figura
9, esta capota posee una extensión en la dirección de la anchura que
es sensiblemente mayor que en la dirección de la altura. La
relación altura/anchura asciende, por ejemplo, a 2:1. Como puede
deducirse, por ejemplo, de la figura 2, la relación longitud/altura
de la capota 29 es de aproximadamente 2,5:1. La capota 29 está
unida por engatillado con la carcasa 2, preferiblemente en forma
indisoluble. Estando el globo 16 completamente lleno de líquido,
éste ocupa tanto espacio interior de la capota 29 como sea
posible.
Esto se consigue debido a que, como permite
apreciar la representación de la figura 11 para el globo 16 aplicado
al núcleo 11, este globo 16 presenta en una primera dirección de
extensión X perpendicular al eje longitudinal del núcleo 11 unos
tramos de pared relativamente gruesos 30 y tiene en una segunda
dirección de extensión Y perpendicular al eje longitudinal del
núcleo 11 y perpendicular a la primera dirección de extensión X unos
tramos de pared relativamente delgados 31. Como consecuencia, el
globo 16, al introducir líquido en su espacio 27, tiene tendencia a
dilatarse preferiblemente en la dirección de extensión X, con lo que
resulta la extensa forma ovalada de su sección transversal, tal
como ésta se ilustra en la representación de la figura 9. En
conjunto, la bomba 1 se presenta como una pieza funcional plana que
se puede llevar de forma favorable en el cuerpo, adoptando
igualmente el globo 16 en el estado lleno de líquido una forma plana
que está adaptada al contorno exterior de la bomba 1.
Los canales 26 y 13 no sólo sirven para la
alimentación del líquido de la válvula 21 de cierre Luer al globo
16, sino también para la evacuación del líquido del interior del
globo 16 hacia el paciente. Así, el canal 26 está prolongado más
allá del sitio de entrada del canal 25 hasta una válvula 32 montada
en la parte central 3 y en la parte superior 4 para limitar el
caudal volumétrico de líquido entregado desde el globo 16. Esta
válvula 32 está formada por una membrana de válvula elástica 33
sujeta por el lado del borde entre la parte central 3 y la parte
superior 4, un núcleo de válvula 34 cooperante con esta membrana, un
muelle de compresión 35 que se apoya en la membrana de válvula 33 y
en la parte superior 4, y un tornillo de ajuste 36 que está alojado
en una rosca de la parte superior 4 y que puede ponerse en unión
operativa con la membrana de válvula 33.
Como puede apreciarse con detalle en la
representación de la figura 13, el canal 26 desemboca en un canal
37 de recorrido radial de la membrana de válvula 33 y desde allí en
un canal radial 38 del cuerpo de válvula 34, el cual desemboca en
un canal axial 39 del núcleo de válvula 34. Este canal 39 está
abierto en la zona de su extremo vuelto hacia un tramo reforzado 40
de la membrana de válvula 33. En el lado - alejado del canal 39 -
del tramo 40, al que se adjudica la función de un elemento de
cierre, está dispuesto un tope que está configurado como un
tornillo de ajuste 36. En principio, este tope podría ser también
estacionario. Entre los salientes 41 de la membrana de válvula 33
está sujeto el núcleo de válvula 34 en forma axialmente
indesplazable con respecto a la membrana de válvula 33 y, por lo
demás, dicho núcleo no es tampoco giratorio con respecto a esta
membrana.
La válvula 32 sirve para bloquear el caudal
volumétrico al aplicar una presión demasiado alta. En la válvula
están formadas dos cámaras separadas 42 y 43 que están unidas una
con otra a través de un canal 44 que atraviesa el núcleo de válvula
34 y que está dispuesto paralelamente al canal 40. La cámara 42, que
está situada en la dirección de flujo hacia la entrada y, por
consiguiente, hacia el canal 26, sirve aquí de cámara de bloqueo.
La cámara 43 está situada en la dirección de flujo hacia la salida
45. Para filtrar el líquido entregado por la válvula 32 se ha
previsto un filtro 46 que está aprisionado por el lado del borde
entre la parte central 3 y la parte inferior 5. Partiendo de la
cámara 43 y de la salida 45, el líquido llega a un canal 47 (figura
5) que está en unión de flujo con la salida 45 y desde allí a una
acometida 48 de cierre Luer sujeta entre la parte central 3 y la
parte inferior 5. Con esta acometida se puede unir un conector 49 de
cierre Luer que está provisto de un tubo flexible 50 que conduce al
paciente.
Como puede apreciarse en la representación de la
figura 5, en el canal 47 está inserto un capilar de vidrio 53. Este
representa un limitador de flujo que está en condiciones de limitar
el caudal volumétrico que sale de la bomba a través del canal 47,
ya que el limitador de flujo presenta una sección transversal más
pequeña que la del canal 37 situado en la entrada. Eligiendo
limitadores de flujo diferentes es posible el ajuste de caudales
constantes diferentes en tanto la presión aplicada al comienzo de la
entrada no caiga por debajo de un valor determinado. En principio,
se ha previsto que la sección transversal de flujo de la entrada sea
mayor que la sección transversal de flujo de la salida. Por
supuesto, el limitador de flujo puede estar construido de una
manera diferente a la de un capilar de vidrio. Es enteramente
imaginable prever detrás de la válvula en la salida de la bomba,
por ejemplo, un chip generador de meandros que limite el flujo.
Debido a los diámetros indicados de los canales
que unen el espacio 27 del globo con la válvula 32 y debido al
diámetro de los canales con el limitador de flujo 53 dispuestos
detrás de la válvula 32, la resistencia que opone el canal 47 con
el limitador de flujo 53 a la salida del líquido desde la carcasa 2
es mayor que la resistencia que se opone al líquido al entrar éste
en la válvula 32.
En la situación de partida la membrana de
válvula 33 se encuentra en la posición mostrada en la figura 13, en
la que dicha membrana de válvula 33, sin que se requiera una acción
del muelle de compresión 35, se aplica ampliamente a la parte
central 3. Debido al posicionamiento del núcleo de válvula 34 con
respecto al tramo 40 de la membrana de válvula 33 existe una
pequeña rendija entre el tramo 40 y un saliente 54 periférico y,
por tanto, de forma anular del núcleo de válvula 34. Este saliente
54 abraza al canal 43. Como consecuencia, entra líquido en el canal
37 de la membrana de válvula 33 a través del canal 13 del núcleo 11
y del canal adyacente 26 del lado de la carcasa y dicho líquido
entra desde allí en los canales 38 y 39 del núcleo de válvula 34.
Desde el canal 39 del núcleo de válvula 34 y circulando por la
rendija formada entre el saliente 54 y el tramo 40 de la membrana
de válvula 33, el líquido entra en la cámara 42 allí situada y desde
esta cámara 42 alcanza la cámara 43 a través del canal 44 presente
entre la membrana de válvula 33 y el núcleo de válvula 34, pasa por
el filtro 46 y llega al canal 47 con el limitador de flujo 53 a
través de la salida 45. Si se ajusta en la entrada y, por tanto,
también en el canal 39 una presión de líquido más alta, sin que
pueda salir un mayor caudal volumétrico de la bomba a consecuencia
del limitador de flujo 43, esto conduce a que la membrana de
válvula 33, que está aprisionada en la zona del borde entre la parte
central 3 y la parte superior 4, se deforme en la zona central en
la dirección del tornillo de ajuste 36 que presenta la función de
tope, concretamente en contra de la fuerza del muelle de compresión
35. Si la membrana de válvula 33 llega a colocarse con su tramo 40
contra el saliente 55 del tornillo de ajuste 36 que está vuelto
hacia el tramo 40, este tramo 40 establece allí contacto con el
tornillo de ajuste 36, con lo que, dado que la membrana de válvula
33 no puede seguirse moviendo hacia arriba en dirección a la
cubierta superior, el tramo 40 es presionado contra el saliente 54
del núcleo de válvula 34 y cierra así el flujo a través del canal
39. Al salir el líquido por el limitador de flujo 53 se reduce la
presión en la cámara 43, de modo que la membrana, debido enteramente
a su elasticidad propia, se mueve de nuevo hacia atrás en dirección
a su posición de partida según la figura 13 para que el tramo 40
deje de estar en contacto con el tornillo de ajuste 36 y se libere
nuevamente la rendija de flujo entre el saliente 54 y el tramo 40.
Dependiendo de la presión que reina en el globo 16, este estado
puede presentarse únicamente al alcanzarse la posición de partida de
la membrana de válvula 33, tal como se representa en la figura 13,
o bien puede perfectamente presentarse ya antes, es decir, mientras
la membrana de válvula 33 está aún desviada. El tornillo de ajuste
36 sirve para variar el comportamiento de
apertura-cierre de la válvula 32. Cuanto más libere
el tornillo de ajuste el recorrido de ajuste de la membrana de
válvula, tanto mayor será la presión secundaria en la válvula. En
principio, no es necesario prever el muelle de compresión 35. Éste
es ventajoso cuando deban controlarse presiones mayores con la bomba
1 y, en consecuencia, el comportamiento de reposición elástica de
la membrana de válvula 33 no sea suficiente para transferirla a la
posición de partida según la figura 13.
Por tanto, con la válvula 32 se limita el caudal
volumétrico de líquido en función de la presión existente en el
globo 16 y se mantiene ampliamente constante el caudal volumétrico
de líquido a través del limitador de flujo 53. En principio, se
podría modificar la bomba de líquido de modo que solamente esté
previsto un dispositivo para mantener ampliamente constante el
caudal volumétrico de líquido entregado por el elemento elástico o
un dispositivo para limitar el caudal volumétrico de líquido
entregado por el elemento elástico.
Antes de la utilización de la bomba de líquido
mecánicamente impulsada se alimenta líquido a través de la válvula
21 de cierre Luer, con lo que el líquido llega al globo 16 y se
puede leer el nivel de llenado del globo a través de la capota
transparente 29 con ayuda de marcaciones 51 aplicadas en la
dirección transversal de la capota, las cuales son una referencia
para la dilatación transversal del globo en función de su llenado.
Después del llenado de la bomba 1 y de la conexión de la bomba al
paciente a través del tubo flexible 50, se entrega líquido desde la
bomba a través de la válvula 32 bajo pretensado elástico del globo
ensanchado 16, efectuándose esto concretamente hasta que el globo
se haya vaciado por completo y se aplique al núcleo 11.
Debido a la configuración especialmente sencilla
de la bomba de líquido descrita, ésta ofrece múltiples posibilidades
de uso o aplicación. El usuario puede utilizar la bomba en todas
partes, inmediatamente y sin largos tiempos de arranque. Puede ser
llevada por el usuario y también puede ser utilizada en forma
estática, concretamente en todos los ámbitos normales de la vida
tanto fuera como dentro de la medicina. La bomba se puede utilizar
en forma esterilizada y garantiza un coste mínimo de
manejo/manipulación. La bomba se puede fabricar a bajo coste debido
a la sencilla construcción de los pocos componentes. Esto es una
premisa previa para que se la pueda utilizar especialmente en
mercados ambulantes y financieramente débiles. El pequeño peso de la
bomba hace posible su utilización en el ámbito de accidentes,
médicos de urgencias, hospitales improvisados y catástrofes. Los
elementos funcionales de la bomba se pueden cambiar individualmente
o en su totalidad. La bomba es adecuada para cortos o largos
tiempos de transporte de fluido, por ejemplo en el caso de un globo
con una capacidad de 25 ml para un caudal de 2,5 ml por hora y, por
tanto, un tiempo de funcionamiento de 10 segundos. Por supuesto, se
pueden emplear otros globos que presenten otros volúmenes, por
ejemplo 10 ml, 50 ml, 100 ml ó 150 ml. El tiempo de funcionamiento
puede ser de todos modos sensiblemente más largo, por ejemplo de
hasta 24 horas. Aunque son perfectamente imaginables caudales de
> 1000 ml por hora, se considera como campo de aplicación
preferido un caudal de 0,5 a 10 ml por hora.
Según el ejemplo de realización, se describe un
globo fabricado por la técnica de fundición inyectada que sirve
como recipiente colector para la solución de medicamento y como
depósito de presión. El globo presenta un contorno definido en
sección transversal y en extensión para llenar espacios de carcasa
planos y evitar puntas de presión. Está sometido a un pretensado
radial y/o axial a través de un núcleo de una o varias piezas para
aumentar las fuerzas de reposición. El globo se cierra
herméticamente al aire en un lado y en posición estacionario sobre
el núcleo estableciendo un acoplamiento de conjunción de forma por
medio de un anillo de aprisionamiento. El globo se puede mover
libremente en dirección axial y en dirección radial durante su
llenado y vaciado, se puede deformar elásticamente y se puede mover
sin rozamiento dentro de la capota.
La bomba 1 puede estar provista, además, de un
depósito de bolos. En la figura 1 se ha ilustrado esta previsión de
bolos con el número de referencia 52. En caso necesario, se puede
reacondicionar la bomba en este aspecto.
La figura 14 ilustra en un diagrama el principio
operativo de la bomba de líquido mecánicamente impulsada,
anteriormente descrita, con indicación de las magnitudes físicas.
Con líneas de puntos y trazos se ha ilustrado el contorno de la
bomba.
Claims (12)
1. Válvula (32) para un fluido, especialmente
para un líquido, en donde la válvula (32) es maniobrada por el
fluido a regular, con una carcasa (3, 4), en donde la válvula (32)
presenta una membrana de válvula elástica (33) alojada en la
carcasa (3, 4) y un cuerpo de válvula (34) sujeto en esta membrana,
así como con una entrada (26, 37, 38, 39) para el fluido, que
desemboca en una cámara (42, 43, 44), y una salida (45) que parte de
la cámara (42, 43, 44), en donde el cuerpo de válvula (34) puede
ser puesto en contacto con un elemento elástico (33) para cerrar el
paso de fluido de la válvula (32), caracterizada por las
particularidades siguientes:
- el elemento elástico (33) es la membrana de
válvula elástica (33),
- un tope (36, 55) que se encuentra fuera del
recorrido del fluido sirve para limitar el movimiento de
abombamiento de la membrana de válvula (33) al producirse un
aumento de la presión del fluido, moviendo el tope (36, 55) al
elemento elástico (33) contra el cuerpo de válvula (34) y cerrando
el paso de fluido (26, 37, 38, 39, 42, 43, 44, 45) de la válvula
(32),
- la entrada (36, 37, 38, 39) se extiende a
través de la membrana de válvula (33) y el cuerpo de válvula (34)
hasta la cámara (42, 43, 44), y
- la presión existente en la salida de la
válvula conduce a un abombamiento de la superficie de válvula a
través de una superficie operativa realizada con un tamaño
correspondiente.
2. Válvula según la reivindicación 1,
caracterizada porque la membrana de válvula (33) y el cuerpo
de válvula (34) representan componentes separados, estando
especialmente el cuerpo de válvula (34) configurado como un
componente rígido.
3. Válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la membrana de
válvula (33) está sujeta, especialmente sujeta por aprisionamiento,
en la zona de un borde periférico, entre dos partes (3, 4) de la
carcasa (3, 4).
4. Válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la membrana de
válvula (33) está configurada en forma perfilada en sección
transversal y una zona central de la membrana de válvula (33) sirve
para recibir el cuerpo de válvula (34) configurado como núcleo de
válvula.
5. Válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque está previsto un
elemento de cierre (40) que es parte integrante de la membrana de
válvula (33), moviendo el tope (36, 55) al elemento de cierre (40)
contra el cuerpo de válvula (34) y cerrando la entrada de fluido
(26, 37, 38, 39) de la válvula (32).
6. Válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la salida de la
cámara (42, 43, 44) se extiende a través de la membrana de válvula
(33).
7. Válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la membrana de
válvula (33) presenta un canal de entrada radial (37) y el cuerpo
de válvula (34) presenta un canal de entrada radial (38) que se une
a dicho canal de entrada (37), desembocando este último canal (38)
en un canal de entrada axial (39) del cuerpo de válvula (34) que se
puede cerrar por medio de la membrana de válvula (33).
8. Válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque una zona parcial
de la cámara (42, 43, 44) está configurada en forma de un canal
(44) que está dispuesto entre el cuerpo de válvula (34) y la
membrana de válvula (33).
9. Válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el tope (36, 55)
está configurado en forma de un tope regulable (36, 55),
especialmente en forma de un tornillo de ajuste (36) atornillado en
la carcasa (parte 4 de la carcasa).
10. Válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque está previsto un
muelle (35) para reponer la membrana de válvula (33) a la posición
abierta de la válvula (32).
11. Válvula según la reivindicación 10,
caracterizada porque el muelle (35) está realizado en forma
de un muelle de compresión que se apoya en la carcasa (parte 4 de
la carcasa) y en la membrana de válvula (33), pudiendo ser repuesta
especialmente la membrana de válvula (33) contra un tope del lado de
la carcasa (parte 3 de la carcasa).
12. Válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque la salida (45,
47) de la válvula (32) presenta un limitador de flujo (53).
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