ES2891984T3

ES2891984T3 - Bomba de membrana axial eléctrica

Info

Publication number: ES2891984T3
Application number: ES19172663T
Authority: ES
Inventors: Johan Hendrik Schöppers
Original assignee: Mtp Met Plast Sp zoo
Current assignee: Mtp Met Plast Sp zoo
Priority date: 2019-05-03
Filing date: 2019-05-03
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2039-05-03
Also published as: PL3734066T3; EP3734066A1; EP3734066B1

Abstract

Bomba (1) de membrana que comprende: - una carcasa (2, 3, 4, 5) que tiene, a lo largo un eje principal, dos cámaras (30, 31, 32, 33) de bomba dispuestas coaxialmente en la que cada una de una membrana (10, 11) flexible está dispuesta perpendicular al eje principal, cuyas membranas (10, 11) son paralelas entre sí y dividen cada cámara (30, 31, 32, 33) de bombeo en un compartimento (30, 32) principal y un subcompartimento (31, 33); - en donde cada compartimento (30, 32) principal tiene al menos una abertura (8) de entrada y una abertura (9) de salida y en donde las válvulas (23, 26) unidireccionales están dispuestas en cada abertura (8) de entrada y cada abertura (9) de salida; - un orificio (6) de entrada dispuesto en la carcasa (2, 3, 4, 5) y en conexión fluida con las aberturas (8) de entrada; - un orificio (7) de salida dispuesto en la carcasa (2, 3, 4, 5) y en conexión fluida con las aberturas (9) de salida; - una barra (12) de conexión que se extiende coaxialmente a través de la carcasa (2, 3, 4, 5), en donde cada extremo de la barra (12) está unido a una membrana (10, 11); - medios (15) de impulso acoplados a la barra (12) de conexión para el impulso reciprocante de la barra (12) de conexión en dirección axial, en donde los dos compartimentos (30, 32) principales de las cámaras (30, 31, 32, 33) de bomba son adyacentes entre sí y los dos subcompartimentos (31, 33) de las cámaras (30, 31, 32, 33) de bomba son distales entre sí, caracterizada porque un canal (34) de ecualización está dispuesto en la carcasa (2, 3, 4, 5), cuyo canal (34) de ecualización conecta los subcompartimentos (31, 33) de las dos cámaras (30, 31, 32, 33) de bomba para ecualizar la presión.

Description

DESCRIPCIÓN

Bomba de membrana axial eléctrica

La invención se refiere a una bomba de membrana de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Dicha bomba de membrana se conoce, por ejemplo, de WO 99/25999. Otras bombas de membrana se conocen, por ejemplo, de WO 2006055626 o en Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/Diaphragm pump).

Una bomba de membrana genera una pulsación en el flujo de fluido que bombea debido al movimiento reciprocante de las membranas. Como un resultado, las líneas de fluido descendente conectadas a la bomba están sujetas a tensiones, alta presión y golpe de ariete. Estas vibraciones en las líneas de fluido provocan además ruido, fatiga y desgaste.

Típicamente se requiere una carrera larga con bombas de membrana para obtener un flujo sustancial. Esto requerirá dimensiones sustanciales de la membrana y las cámaras de la bomba y, por lo tanto, de la carcasa de la bomba. Es un objetivo de la invención proporcionar una bomba de membrana en la que las desventajas mencionadas anteriormente se reduzcan o incluso se eliminen.

Este objetivo se consigue con una bomba de membrana de acuerdo con la reivindicación 1.

Al tener los compartimentos principales adyacentes entre sí, el flujo de fluido puede ingresar a la carcasa centralmente y dividirse o bien en la cámara de la bomba izquierda o en la cámara de la bomba derecha sin mucha desviación. Y el fluido puede salir de los compartimentos principales y la carcasa de forma centralizada. Los canales de conexión entre el orificio de entrada y las aberturas de entrada de las cámaras de la bomba, así como los canales entre el orificio de salida y las aberturas de salida pueden ser cortos, de tal manera que el volumen de fluido que debe desacelerarse y acelerarse se conmuta de una cámara de la bomba a la otra, se puede mantener pequeño. Como resultado, se obtiene un flujo más continuo y se reduce la pulsación en las líneas de fluido descendentes, lo que reduce la tensión, los picos de presión, el ruido, el desgaste, etc.

Al conectar los subcompartimentos de las dos cámaras de la bomba a través del canal de ecualización, el movimiento de una membrana es asistido por la otra membrana. Cuando una membrana comprime el compartimento principal, se generará una subpresión en el subcompartimento correspondiente. Sin embargo, la otra membrana estará descomprimiendo el compartimento principal correspondiente, de tal manera que se generará una sobrepresión en el subcompartimento, cuya sobrepresión puede ser ecualizada con la subpresión en el otro subcompartimento.

Esta ecualización de la presión en los subcompartimentos permitirá un movimiento más libre de las membranas, de tal modo que se pierda menos energía, haciendo que la bomba de membrana sea más eficaz.

En una realización preferida de la bomba de acuerdo con la invención, los medios de impulso comprenden:

- un motor eléctrico con un árbol impulsado;

- un mecanismo excéntrico dispuesto entre el árbol impulsado y la barra de conexión para convertir el movimiento rotacional del árbol impulsado en un movimiento reciprocante.

El uso de un motor eléctrico con un mecanismo excéntrico permite una alta frecuencia del pistón de las membranas. En combinación con la disposición de los compartimentos principales adyacentes entre sí, lo que reduce el volumen de fluido, que tiene que ser desacelerado y acelerado, es posible un movimiento más rápido de las membranas, lo que genera un alto flujo con pulsación reducida. Especialmente, una pulsación de alta frecuencia tendrá un impacto menor en las líneas de fluido que una pulsación de baja frecuencia.

En otra realización preferida de la bomba de membrana de acuerdo con la invención, el mecanismo excéntrico es un mecanismo de yugo escocés.

Un yugo escocés, que también se conoce como mecanismo de eslabón ranurado, es un mecanismo de movimiento reciprocante, que convierte el movimiento lineal de un deslizador en movimiento rotacional, o viceversa. El pistón u otra parte reciprocante esta acoplada directamente a un yugo deslizante con una ranura que engancha un pasador en la parte giratoria. La ubicación del pistón en función del tiempo es una onda sinusoidal de amplitud constante y frecuencia constante dada una velocidad rotacional constante.

El movimiento de onda sinusoidal del mecanismo de yugo escocés provoca una aceleración y desaceleración fluida del volumen de fluido dentro de la bomba de membrana, de tal modo que las pulsaciones se reducen aún más.

Preferiblemente, la longitud de carrera del movimiento reciprocante es menos que 20 mm, preferiblemente menos que 12 mm.

Además, se prefiere que la velocidad rotacional del árbol de impulso sea más que 250 revoluciones por minuto, preferiblemente más que 295 revoluciones por minuto.

Especialmente el mecanismo de yugo escocés es bastante adecuado para el impulso a alta velocidad por un motor eléctrico. Debido a la alta frecuencia o revoluciones por minuto, la carrera puede ser pequeña, mientras sigue generando un flujo de fluido sustancial mediante la bomba de membrana de acuerdo con la invención. La pequeña carrera permite además que las dimensiones de la carcasa sean relativamente pequeñas.

En otra realización más de la bomba de membrana de acuerdo con la invención, las válvulas unidireccionales dispuestas en las aberturas de entrada y las aberturas de salida son válvulas de retención planas que tienen una aleta elástica que cierra la abertura respectiva.

Las válvulas de retención planas permiten reducir la distancia entre las dos cámaras de la bomba. Las válvulas de retención planas requerirán poco espacio, de tal modo que una tasa más alta del espacio de la cámara de la bomba se puede utilizar de manera más efectiva para el movimiento de la membrana. La cantidad de fluido, presente en los canales de conexión y el compartimento principal, al final de una carrera de compresión de la membrana se reduce y, en consecuencia, se necesita desacelerar y acelerar menos fluido en cada carrera de las membranas.

En otra realización de la bomba de membrana de acuerdo con la invención, el orificio de entrada y el orificio de salida están dispuestos en un plano axial situado entre las dos cámaras de la bomba.

Preferiblemente, el eje principal del orificio de entrada y el eje principal del orificio de salida son coaxiales.

Esto permite que la bomba de membrana se disponga en una línea de fluido recta, de tal modo que no se pierda energía al instar al fluido a través de las curvas de la línea de fluido, que de otro modo serían necesarias para conectar la bomba de membrana en una línea de fluido.

En otra realización más de la bomba de membrana de acuerdo con la invención, las membranas tienen sustancialmente forma de copa.

Preferiblemente, las paredes de los subcompartimentos tienen forma de copa y corresponden a las membranas en forma de copa, de tal modo que, en una posición final del movimiento de reciprocidad, la membrana está sustancialmente en pleno contacto con las paredes en forma de copa de los subcompartimentos.

La forma de copa de las membranas permite una flexibilidad sustancial para mover la membrana desde una posición de extremo axial a la otra posición de extremo axial. Al tener las paredes de los subcompartimentos correspondientes a la forma de copa de las membranas, una cerrera completa desplazará una cantidad máxima de fluido en comparación con el volumen de la cámara de la bomba, asegurando que el volumen de carrera de una membrana se optimice en comparación con el volumen de la cámara de la bomba.

Estas y otras características se aclararán junto con los dibujos adjuntos.

La figura 1 muestra una vista despiezada de una realización de la bomba 1 de membrana de acuerdo con la invención.

Las figuras 2A y 2B muestran vistas en perspectiva del mecanismo de yugo escocés de la bomba de la figura 1. La figura 3 muestra una vista en sección transversal del orificio de entrada y el orificio de salida de la bomba de la figura 1.

Las figuras 4A y 4B muestran vistas esquemáticas en sección transversal de la bomba de la figura 1 en dos posiciones.

La figura 1 muestra una vista despiezada de una realización de una bomba 1 de membrana de acuerdo con la invención. La bomba 1 tiene una carcasa que consta de un número de partes 2, 3, 4, 5 de la carcasa, que normalmente están atornilladas entre sí. Las partes 2, 3, 4, 5 de la carcasa permiten un fácil desmontaje cuando la bomba 1 requiere mantenimiento.

Un orificio 6 de entrada y un orificio 7 de salida están dispuestos entre las partes 3 y 4 de la carcasa y se conectan a las aberturas 8 de flujo de entrada y las aberturas 9 de salida.

Además, una primera membrana 10 está dispuesta entre las partes 2 y 3 de la carcasa, mientras que una segunda membrana 11 está dispuesta entre las partes 4 y 5 de la carcasa. La primera membrana 10 y la segunda membrana 11 están conectadas mediante una barra 12 de conexión.

Las membranas 10, 11 se mueven reciprocantemente por un motor 13 eléctrico, que impulsa un mecanismo 14 de yugo escocés, que está acoplado mediante una barra 15 a las membranas 10, 11.

Las figuras 2A y 2B muestran vistas en perspectiva del mecanismo 14 de yugo escocés. Un árbol 16 de impulso está provisto de un disco 17 en el que está provisto un adaptador 18 excéntrico. Un cojinete 19 está dispuesto en el adaptador 18 y está colocado dentro de un cuerpo 20 provisto de una ranura 21. El cuerpo 20 está guiado a lo largo de dos guías 22 y está acoplado a la barra 15.

Cuando el árbol 16 de impulso es impulsado por el motor 13 eléctrico, el adaptador 18 excéntrico hará que el cojinete 19 se deslice a lo largo de la ranura 21 y mueva el cuerpo 20 reciprocantemente a lo largo de las dos guías 22. Este movimiento reciprocante se transfiere a través de la barra 15 a las membranas 10, 11.

La figura 3 muestra el orificio 6 de entrada y el orificio 7 de salida en una vista en sección transversal. El orificio 6 de entrada se conecta a través de un canal 24 en forma de Y a las aberturas 8 de flujo de entrada, que están provistas de válvulas 23 de retención planas. El orificio 7 de salida está conectado a través de un canal 25 a las aberturas 9 de salida, que están provistas de válvulas 26 de retención planas.

La figura 4A muestra una sección transversal esquemática de la bomba 1 en donde el mecanismo 14 de yugo escocés ha empujado la barra 15 hacia la derecha.

La membrana 10 está dispuesta en una cámara 30, 31 de bomba izquierda dividiendo dicha cámara en un compartimento 30 principal y un subcompartimento 31. La membrana 11 está dispuesta en una cámara 32, 33 de bomba derecha dividiendo dicha cámara en un compartimento 32 principal y un subcompartimento 33. Ambos subcompartimentos 31, 33 están en conexión fluida entre sí a través de un canal 34 de ecualización.

En la posición mostrada en la figura 4A, la barra 15 es impulsada hacia la derecha, de tal modo que la membrana 10 está comprimiendo el compartimento 30 principal y la membrana 11 está descomprimiendo el compartimento 32 principal. Como resultado, el fluido F fluirá a través del orificio 6 de entrada y la abertura 8 de flujo de entrada hacia el compartimento 32 principal de la cámara 32, 33 de bomba derecha. El fluido F presente en la cámara 30, 31 de bomba izquierda se presiona a través de la abertura 9 de salida fuera del orificio 7 de salida.

En la posición mostrada en la figura 4B, la barra 15 es impulsada hacia la izquierda, de tal modo que la membrana 10 está descomprimiendo el compartimento 30 principal aspirando el fluido F a través de la abertura 8 de flujo de entrada, mientras que la membrana 11 está expulsando el fluido F a través de la abertura 9 de salida a través del orificio 7 de salida.

Debido al tamaño relativamente pequeño de los canales 24, 25, se puede usar una alta frecuencia de pistón y se reducen las desventajas de pulsación conocidas de la técnica anterior.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Bomba (1) de membrana que comprende:

- una carcasa (2, 3, 4, 5) que tiene, a lo largo un eje principal, dos cámaras (30, 31, 32, 33) de bomba dispuestas coaxialmente en la que cada una de una membrana (10, 11) flexible está dispuesta perpendicular al eje principal, cuyas membranas (10, 11) son paralelas entre sí y dividen cada cámara (30, 31, 32, 33) de bombeo en un compartimento (30, 32) principal y un subcompartimento (31, 33);

- en donde cada compartimento (30, 32) principal tiene al menos una abertura (8) de entrada y una abertura (9) de salida y en donde las válvulas (23, 26) unidireccionales están dispuestas en cada abertura (8) de entrada y cada abertura (9) de salida;

- un orificio (6) de entrada dispuesto en la carcasa (2, 3, 4, 5) y en conexión fluida con las aberturas (8) de entrada; - un orificio (7) de salida dispuesto en la carcasa (2, 3, 4, 5) y en conexión fluida con las aberturas (9) de salida; - una barra (12) de conexión que se extiende coaxialmente a través de la carcasa (2, 3, 4, 5), en donde cada extremo de la barra (12) está unido a una membrana (10, 11);

- medios (15) de impulso acoplados a la barra (12) de conexión para el impulso reciprocante de la barra (12) de conexión en dirección axial, en donde los dos compartimentos (30, 32) principales de las cámaras (30, 31, 32, 33) de bomba son adyacentes entre sí y los dos subcompartimentos (31, 33) de las cámaras (30, 31, 32, 33) de bomba son distales entre sí,

caracterizada porque

un canal (34) de ecualización está dispuesto en la carcasa (2, 3, 4, 5), cuyo canal (34) de ecualización conecta los subcompartimentos (31, 33) de las dos cámaras (30, 31, 32, 33) de bomba para ecualizar la presión.

2. Bomba (1) de membrana de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los medios de impulso comprenden:

- un motor eléctrico con un árbol (16) impulsado;

- un mecanismo (14) excéntrico dispuesto entre el árbol (16) impulsado y la barra (15) de conexión para convertir el movimiento rotacional del árbol (16) impulsado en un movimiento reciprocante.

3. Bomba (1) de membrana de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el mecanismo (14) excéntrico es un mecanismo de yugo escocés.

4. Bomba (1) de membrana de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la longitud de carrera del movimiento reciprocante es inferior a 20 mm, preferiblemente inferior a 12 mm.

5. Bomba (1) de membrana de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, en donde la velocidad rotacional del árbol (16) impulsado es más que 250 revoluciones por minuto, preferiblemente más que 295 revoluciones por minuto.

6. Bomba (1) de membrana de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las válvulas (23, 26) unidireccionales dispuestas en las aberturas (8) de entrada y las aberturas (9) de salida son válvulas de retención planas que tienen una aleta elástica que cierra la abertura (8, 9) respectiva.

7. Bomba (1) de membrana de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el orificio (6) de entrada y el orificio (7) de salida están dispuestos en un plano axial colocado entre las dos cámaras (30, 31, 32, 33).de bomba

8. Bomba (1) de membrana de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el eje principal del orificio (6) de entrada y el eje principal del orificio (7) de salida son coaxiales.

9. Bomba (1) de membrana de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las membranas (10, 11) tienen sustancialmente forma de copa.

10. Bomba (1) de membrana de acuerdo con la reivindicación 9, en donde las paredes de los subcompartimentos (31, 33) tienen forma de copa y corresponden a las membranas (10, 11) en forma de copa, de tal manera que en una posición final del movimiento de reciprocidad, la membrana (10, 11) está en contacto sustancialmente completo con las paredes en forma de copa de los subcompartimentos (31, 33).