ITRM20080196A1 - Pompa pneumatica alternativa. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto d’invenzione industriale avente per titolo:

“Pompa pneumatica alternativa”

La presente invenzione riguarda una pompa pneumatica alternativa che consente, in modo semplice, affidabile, efficiente, preciso, ed economico, di movimentare fluidi, in particolare ultrapuri, mantenendo una pressione ed una portata costante con un valore di discostamento positivo o negativo in uscita vicino allo zero, la pompa risultando meccanicamente robusta, resistente chimicamente ed universalmente agli attacchi di acidi, solventi e fluidi ultrapuri come l’acqua D.I., e resistente a temperature elevate, preferibilmente fino a 220°C. La pompa è inoltre controllata mediante un monitoraggio continuo ed affidabile, e di facile manutenzione.

Pompe pneumatiche alternative sono molto ben conosciute nell’industria dei fluidi. Tali pompe comprendono usualmente due camere di pompaggio, in ognuna delle quali scorre un rispettivo soffietto flessibile operante quale organo di pompaggio, e sono azionate da uno scambiatore che sposta aria pressurizzata da una camera di pompaggio all’altra quando i soffietti flessibili raggiungono la fine della corsa. Lo scambiatore è provvisto di una spola interna che si sposta fra due posizioni che alternativamente forniscono aria pressurizzata all’organo di pompaggio di un lato della pompa mentre simultaneamente permettono all’altro di espellere l’aria. Il movimento della spola dello scambiatore semplicemente alterna l’aria pressurizzata e quella da espellere fra i due soffietti all’interno della pompa, creando di conseguenza l’azione alternativa della pompa.

I Brevetti Statunitensi No. US 5558506, US 5893707 e la Domanda di Brevetto Statunitense No. US 2003/0012668 descrivono tre di tali pompe pneumatiche alternative.

Tali pompe trovano largo uso nel pompaggio di diversi tipi di fluidi inclusi acqua, sostanze chimiche, sostanze alimentari, ed altri materiali.

Tuttavia, le pompe pneumatiche alternative della tecnica anteriore soffrono di alcuni inconvenienti.

Innanzitutto, esse sono spesso realizzate secondo progetti complessi che ostacolano il disassemblaggio ed il riassemblaggio della pompa, rendendo le usuali operazioni di manutenzione e revisione talvolta difficili.

Inoltre, la maggior parte delle pompe a soffietto della tecnica anteriore includono piccole parti in metallo che, in alcune applicazioni, potrebbero essere attaccati chimicamente. A titolo esemplificativo, quando tali pompe vengono utilizzate in processi di fabbricazione delle industrie di semiconduttori, esse operano in presenza di fluidi corrosivi che attaccano chimicamente i metalli. Per ovviare a tale problema, alcune o tutte le parti che normalmente vengono in contatto con il fluido (ovvero le parti bagnate della pompa) sono formate o ricoperte con materiali chimicamente inerti, tipicamente in plastica. Queste pompe spesso utilizzano alcune parti in metallo soltanto in posizione esterna (ovvero non bagnata), come collegamenti per mantenere il corpo della pompa e le relative tubazioni assemblati tra loro, sfruttando il fatto che il metallo è meccanicamente più resistente e più facilmente lavorabile rispetto ai materiali chimicamente inerti. Tuttavia, anche queste pompe con parti di metallo solo esterne, che non sono normalmente in contatto con i fluidi, hanno comprovati problemi nell’applicazione all’industria dei semiconduttori. Infatti, è impossibile impedire completamente perdite da una pompa, per cui piccole quantità di prodotti chimici fuoriusciti entrano inevitabilmente in contatto con le parti esterne in metallo. Quando questo si verifica, le parti in metallo si corrodono e le particelle corrose dissolte potrebbero disciogliersi nella pompa e contaminare il sistema. In tal caso, anche piccole quantità contaminanti possono essere disastrose: i guasti dei chip dovuti a contaminazione non sono tipicamente individuati finché questi non sono testati dopo che la produzione è completata. In queste circostanze, una singola fonte di metallo che si discioglie in un fluido di processo può causare una grossa perdita economica, dovuta sia all’abbassamento della percentuale di chip prodotti funzionanti che ai lunghi tempi di blocco della linea di produzione interessata necessari per localizzare le fonti di contaminazione e riparare e depurare la linea di produzione stessa.

Un ulteriore inconveniente di cui soffrono le pompe pneumatiche alternative della tecnica anteriore è dovuto alla difficoltà, particolarmente significativa nelle applicazioni con fluidi ultrapuri, di controllare e regolarizzare la portata del fluido. Questo problema è riconducibile al principio di funzionamento stesso di questa tipologia di pompe, ed in particolare al movimento ciclico delle membrane o dei soffietti di pompaggio. L’irregolarità del flusso pulsante tipico di questa tipologia di pompe, oltre a costituire un fattore di disturbo per il processo supportato dalla pompa, può anche creare inconvenienti di contaminazione nei fluidi. Per ovviare a tale inconveniente, le principali aziende produttrici consentono di collegare al circuito delle pompe dei serbatoi opzionali che fungono da compensatori di colpi, che attenuano l’irregolarità della portata del fluido in mandata. Tuttavia, tale azione di regolarizzazione non è direttamente correlata ad una misurazione della irregolarità del flusso ed implica l’adozione di componenti esterni aggiuntivi.

Un ulteriore inconveniente è quello della gestione e del controllo dei parametri di funzionamento della pompa e del monitoraggio dei principali componenti soggetti a usura. Attualmente, i principali produttori prevedono l’adozione di dispositivi opzionali per il rilevamento di dispersioni di fluido all’interno del lato aria, che possono indicare la fessurazione od il cedimento di componenti critici, come ad esempio i soffietti di pompaggio. In generale, viene preferito l’uso di fibre ottiche opportunamente trattate per poter lavorare in condizioni critiche soprattutto quando le pompe lavorano con fluidi corrosivi. Tuttavia, tali dispositivi di controllo non risultano sufficientemente affidabili, soprattutto nel caso di applicazioni delle pompe alla tecnologia dei semiconduttori.

Lo scopo della presente invenzione è, pertanto, quello di fornire una pompa pneumatica alternativa che consente, in modo semplice, affidabile, efficiente, preciso, ed economico, di regolare la portata e la pressione della pompa con valori di discostamento in mandata vicini allo zero.

Ancora scopo della presente invenzione è quello di fornire una tale pompa che sia di facile manutenzione, meccanicamente robusta, e resistente agli attacchi di acidi e solventi ed a temperature elevate.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una tale pompa che sia controllabile mediante un monitoraggio continuo ed affidabile.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione una pompa pneumatica alternativa comprendente due camere contrapposte di pompaggio, in ognuna delle quali scorre un rispettivo soffietto flessibile tra una posizione compressa ed una posizione espansa, lo scorrimento dei due soffietti flessibili essendo controllato da mezzi scambiatori atti ad immettere alternativamente un fluido gassoso in una delle due camere per espandere il rispettivo soffietto flessibile, in modo tale che quando ognuno dei due soffietti flessibili assume una posizione espansa di soglia interagisce con mezzi meccanici consentendo lo scarico di fluido gassoso dalla rispettiva camera, ognuno dei due soffietti flessibili avendo una estremità anteriore in contatto con un albero che viene alternativamente spinto da uno dei due soffietti flessibili comprimendo l’altro, ognuna delle due camere essendo collegata ad almeno una rispettiva valvola di aspirazione e ad almeno una rispettiva valvola di mandata, la pompa essendo caratterizzata dal fatto che ogni valvola di mandata essendo provvista di mezzi elastici compensatori atti a compensare variazioni di portata del fluido pompato dalla rispettiva camera.

Sempre secondo l’invenzione, detti mezzi elastici compensatori possono comprendere almeno un soffietto compensatore.

Ancora secondo l’invenzione, ogni soffietto compensatore può comprendere una pluralità di spire esterne, separate tra loro da una pluralità di spire interne, in cui le spire interne ed esterne hanno un profilo laterale squadrato.

Ulteriormente secondo l’invenzione, ogni valvola di mandata può essere una valvola a sfera.

Sempre secondo l’invenzione, ogni valvola a sfera di mandata, alloggiata in una rispettiva sede della pompa chiusa da un tappo, può comprendere una cassa che alloggia una sfera, il rispettivo soffietto compensatore essendo interposto tra la sfera ed il tappo, in modo tale che, durante il funzionamento della pompa, una estremità anteriore del soffietto compensatore entri in contatto con la sfera assorbendone urti e picchi di pressione esercitata dal fluido pompato dalla rispettiva camera.

Ancora secondo l’invenzione, ogni valvola di aspirazione può essere una valvola a sfera.

Ulteriormente secondo l’invenzione, ogni valvola a sfera di aspirazione, alloggiata in una rispettiva sede della pompa chiusa da un tappo, può comprendere una cassa che alloggia una sfera ed è chiusa da una copertura.

Sempre secondo l’invenzione, la cassa ed il tappo di ogni valvola a sfera di mandata e la cassa e la copertura di ogni valvola a sfera di aspirazione possono essere sagomati in modo da essere provvisti di tre tasche, così da permettere ad un corrispondente attrezzo provvisto di tre corrispondenti rilievi di inserirvisi ed impegnarle.

Ancora secondo l’invenzione, ognuno dei due soffietti flessibili può comprendere una pluralità di spire esterne, separate tra loro da una pluralità di spire interne, in cui le spire esterne ed interne hanno un profilo laterale che presenta gole concave.

Ulteriormente secondo l’invenzione, detti mezzi scambiatori possono comprendere una valvola pneumatica scambiatrice comprendente una spola sagomata scorrevole tra due posizioni limite all’interno di un cilindretto forato, collegata, per ogni camera, ad uno o più condotti di mandata e ad uno o più condotti di scarico di fluido gassoso nella e dalla rispettiva camera, la valvola scambiatrice essendo atta ad aprire e chiudere alternativamente i condotti di mandata delle due camere in funzione della posizione della spola, la spola essendo spostata dal fluido gassoso proveniente da una camera tramite i rispettivi condotti di scarico quando è in una posizione in cui apre i condotti di mandata dell’altra camera.

Sempre secondo l’invenzione, per ogni camera, detti uno o più condotti di mandata e detti uno o più condotti di scarico possono essere interni alla valvola scambiatrice e ad una testa di copertura della rispettiva camera, le due teste essendo amovibilmente accoppiate ad un corpo della pompa, la valvola scam biatrice essendo fissata alle due teste tramite viti cave provviste di un almeno un condotto atto a mettere in comunicazione almeno un condotto interno alla valvola scambiatrice con almeno un condotto della rispettiva testa.

Ancora secondo l’invenzione, ognuna delle due teste ed il corpo della pompa possono essere provvisti di mezzi meccanici di allineamento reciproco.

Ulteriormente secondo l’invenzione, detti mezzi meccanici di allineamento reciproco possono comprendere, per ogni testa almeno un perno di centraggio inseribile in un foro passante della rispettiva testa ed in un corrispondente foro del corpo della pompa.

Sempre secondo l’invenzione, detti mezzi scambiatori possono comprendere mezzi elettronici di controllo, che controllano un elettroscambiatore collegato, per ogni camera, ad uno o più condotti di mandata di fluido gassoso nella rispettiva camera, l’elettroscambiatore essendo atto ad aprire e chiudere alternativamente i condotti di mandata delle due camere.

Ancora secondo l’invenzione, l’elettroscambiatore può ricevere il fluido gassoso da immettere alternativamente nelle due camere da un regolatore di pressione.

Ulteriormente secondo l’invenzione, detti mezzi elettronici di controllo possono comprendere almeno un timer ed un alimentatore.

Sempre secondo l’invenzione, detti mezzi elettronici di controllo possono controllare altresì una valvola pneumatica, installata su una tubazione di mandata della pompa a valle di un sensore di flusso atto a rilevare la pressione del fluido pompato nella tubazione di mandata e ad inviare un relativo segnale di segnalazione a detti mezzi elettronici di controllo.

Ancora secondo l’invenzione, detti mezzi elettronici di controllo possono comprendere un’elettrovalvola che controlla la valvola pneumatica.

Ulteriormente secondo l’invenzione, l’elettroscambiatore può essere a cinque vie con bobina la cui alimentazione è controllata da detti mezzi elettronici di controllo.

Sempre secondo l’invenzione, la pompa può comprendere una unità elettronica di controllo che riceve un segnale indicativo del flusso del fluido pompato da un sensore di flusso montato su una tubazione di mandata della pompa, l’unità elettronica di controllo controllando un elettroregolatore di pressione montato sulla tubazione di mandata dell’aria compressa a monte di detti mezzi scambiatori in funzione di un prestabilito valore di flusso del fluido pompato.

Ancora secondo l’invenzione, l’unità elettronica di controllo può comprendere un Controllore a Logica Programmabile o PLC (Programmable Logic Controller).

Ulteriormente secondo l’invenzione, l’unità elettronica di controllo può essere collegata a mezzi di interfaccia.

Sempre secondo l’invenzione, detti mezzi di interfaccia possono comprendere uno schermo ed una tastiera, preferibilmente integrati in uno schermo sensibile al tocco, o touch screen.

Ancora secondo l’invenzione, detto prestabilito valore di flusso del fluido pompato può essere regolabile.

Ulteriormente secondo l’invenzione, l’unità elettronica di controllo può essere collegata, per almeno un soffietto flessibile, ad almeno un primo sensore, preferibilmente a fibra ottica, interno alla pompa in grado di fornire all’unità elettronica di controllo almeno un segnale di rilevazione quando detto almeno un soffietto flessibile assume una posizione nella rispettiva camera.

Sempre secondo l’invenzione, l’unità elettronica di controllo può essere in grado di determinare, e preferibilmente memorizzare, un numero di cicli effettuati dalla pompa sulla base di detto almeno un segnale di rilevazione.

Ancora secondo l’invenzione, l’unità elettronica di controllo può essere in grado di programmare e segnalare interventi di manutenzione preventiva.

Ulteriormente secondo l’invenzione, l’unità elettronica di controllo può essere collegata ad uno o più secondi sensori, preferibilmente a fibra ottica, di perdite nel circuito del fluido gassoso, in grado di fornire all’unità elettronica di controllo almeno un segnale di rilevazione di presenza di fluido pompato.

Sempre secondo l’invenzione, l’unità elettronica di controllo può essere collegata ad uno o più terzi sensori in grado di fornire all’unità elettronica di controllo almeno un segnale di rilevazione di portata e/o pressione e/o temperatura del fluido pompato.

Ancora secondo l’invenzione, la pompa può comprendere una impugnatura amovibile.

Ulteriormente secondo l’invenzione, la pompa può essere realizzata in un materiale resistente alla corrosione e/o agli attacchi chimici, preferibilmente in un materiale comprendente uno o più materiali selezionati dal gruppo comprendente materiali termoplastici ultrapuri, polimeri organici, e polimeri fluorurati, più preferibilmente in un materiale comprendente uno o più materiali selezionati dal gruppo comprendente MFA, TFM, PP, Teflon PFA, Teflon puro, PEEK, PTFE, PVDF, e FEP.

La pompa secondo la presente invenzione è una pompa alternativa a soffietti, comprendente valvole di mandata compensatrici e provvista di un sistema di controllo e monitoraggio dati mediante una serie di sensori, che consente una gestione totale sulla funzionalità del prodotto stesso. L’aria compressa (o l’azoto) ha la funzione di fornire energia allo scambiatore pneumatico il quale aziona i soffietti di pompaggio che lavorano all’interno di una doppia camera creando la movimentazione dei fluidi ultrapuri.

La pompa alternativa a soffietti secondo l’invenzione, comandata pneumaticamente od elettropneumaticamente, è priva di parti metalliche, ed è integralmente realizzata in materiali resistenti alla corrosione, in modo tale che possa essere utilizzata con acidi e fluidi corrosivi.

Inoltre, particolari accorgimenti costruttivi dei componenti della pompa, ci consentono di ottenere un modello facilmente ispezionabile, meccanicamente robusto, resistente universalmente agli attacchi degli acidi e solventi ed a temperature elevate, preferibilmente fino a 220°C.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la pompa è gestita da un sistema di controllo e monitoraggio dati che fornisce un quadro completo sullo stato funzionale dei principali componenti critici (valvole di aspirazione e mandata, soffietti, scambiatore pneumatico), segnalando ad esempio l’eventuale fessurazione delle membrane o dei soffietti per usura, e rileva durante l’esercizio i principali parametri di flusso quali portata, pressione, temperatura, numero complessivo dei cicli di funzionamento. Preferibilmente, tale sistema di monitoraggio comprende un display per visualizzare le informazioni sullo stato funzionale della pompa, sulla base delle quali gli operatori possono pianificare interventi di manutenzione.

Inoltre, secondo un altro aspetto dell’invenzione la pompa comprende una coppia di valvole compensatrici in grado di regolare la portata e la pressione della pompa con valori di discostamento in mandata vicini allo zero, evitando l’uso di convenzionali compensatori di colpi montati a valle del sistema di pompaggio. La pompa in questo modo si presenta più compatta ed il circuito a valle della stessa risulta semplificato. Inoltre, ciò consente di evitare la possibilità di produrre delle particelle che potenzialmente potrebbero generarsi lungo il tratto che va dalle valvole di mandata fino al compensatore esterno.

La presente invenzione verrà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, secondo sue preferite forme di realizzazione, con particolare riferimento alle Figure dei disegni allegati, in cui: la Figura 1 mostra una vista esplosa della preferita forma di realizzazione della pompa secondo l’invenzione;

la Figura 2 mostra una sezione del corpo della pompa di Figura 1 secondo un piano verticale passante per le valvole compensatrici;

la Figura 3 mostra una vista prospettica (a), una vista laterale (b) ed una vista in sezione (c) secondo la linea A-A di Figura 3(b) della valvola scambiatrice della pompa di Figura 1;

la Figura 4 mostra una vista prospettica di una vite di fissaggio della valvola scambiatrice di Figura 3 alla pompa di Figura 1;

la Figura 5 mostra una vista prospettica della valvola scambiatrice nella posizione di fissaggio ad una testa di copertura della pompa di Figura 1;

la Figura 6 mostra una vista prospettica (a), una vista in pianta dall’alto (b) ed una vista in pianta dal basso (c) di una testa di copertura della pompa di Figura 1;

la Figura 7 mostra una vista prospettica (a), una vista laterale (b) ed una vista in sezione (c) secondo la linea A-A di Figura 7(b) di un soffietto flessibile della pompa di Figura 1;

la Figura 8 mostra una vista in pianta dall’alto (a) ed una vista prospettica (b) della sezione secondo la linea B-B di Figura 8(a) di un soffietto compensatore della pompa di Figura 1;

la Figura 9 mostra una vista prospettica di alcuni componenti delle valvole di mandata e di aspirazione della pompa di Figura 1;

la Figura 10 mostra un diagramma a blocchi schematico dell’elettronica della pompa di Figura 1;

le Figure 11-15 mostrano alcune interfacce grafiche visualizzate dal software eseguito dall’elettronica di Figura 10; e

la Figura 16 mostra un diagramma a blocchi schematico di una seconda preferita forma di realiz zazione della pompa secondo l’invenzione.

Nelle Figure, elementi analoghi sono indicati con numeri di riferimento uguali.

Le Figure 1 e 2 mostrano la preferita forma di

realizzazione della pompa pneumatica alternativa se-

condo l’invenzione, comprendente un corpo centrale 1

in corrispondenza di due lati opposti del quale sono

ricavate due camere contrapposte 100 di pompaggio

(solo una delle quali è visibile in Figura 1), in o-

gnuna delle quali sono alloggiati equivalenti compo-

nenti di pompaggio. Questi includono un soffietto 31

(e 31’) di pompaggio, solidalmente accoppiato ad un

rispettivo pistoncino 32 (e 32’) sul quale scorre li-

beramente un elemento cilindrico 33 (e 33’) a sua

volta fissato ad un rispettivo tappo (34’) di tenuta.

Il moto alternativo dei soffietti 31 (e 31’)

aziona il pompaggio di un fluido in modo analogo a

quanto descritto nel Brevetto Statunitense No. US

5893707, rispetto al quale la pompa secondo la pre-

sente invenzione ha un sistema di montaggio semplifi-

cato che consiste nell’aver realizzato l’elemento ci-

lindrico 33 (e 33’) con un rispettivo tappo (34’).

Il fissaggio di ognuno dei soffietti 31 e 31’

di pompaggio avviene mediante una rispettiva testa 2

(e 2’), preferibilmente ottagonale, di copertura del-

la pompa, che viene avvitata in un incavo 101 del corpo 1 della pompa mediante due filettature (non mostrate in Figura) presenti su un risalto circolare interno 20 (e 20’) della testa 2 (e 2’) che impegnano corrispondenti filettature, preferibilmente custom a profilo triangolare, presenti sulle pareti dell’incavo 101. Il moto alternativo delle camere di pompaggio è realizzato grazie allo scorrimento orizzontale di un albero 9 spinto alternativamente da un naso di spinta dei soffietti 31 e 31’ di pompaggio (in Figura 1 è visibile il naso 39’ di spinta del soffietto 31’).

In particolare, il moto alternativo dei soffietti 31 (e 31’) di pompaggio è prodotto da aria pressurizzata (o azoto) che viene alternativamente fornito alle due camere di pompaggio per spingere il rispettivo soffietto 31 (e 31’). Durante la fase di compressione, il movimento dei soffietti 31 e 31’ e dei pistoncini 32 e 32’ trascina dalla loro sede (posta sulla rispettiva testa 2 o 2’ della pompa) i tappi 34 e 34’ e contribuisce all’instradamento dell’aria pressurizzata mediante l’apertura e la chiusura di corrispondenti condotti collegati ad una valvola scambiatrice 13, assemblata all’esterno del corpo 1 della pompa. Nella valvola scambiatrice 13 scorre una spola 134 messa in movimento dall’aria che entra nel circuito di tali condotti a partire dalla stessa valvola scambiatrice 13 e ritorna in quest’ultima lasciando il circuito. A seconda della sua posizione, la spola 134 apre e chiude alternativamente i condotti per la fornitura di aria compressa nelle due camere di pompaggio.

La valvola scambiatrice 13, come verrà illustrato in seguito, è collegata direttamente ai condotti di alimentazione e di scarico aria delle due camere di pompaggio in modo da formare un corpo unico, privo di collegamenti o condotti esterni. In particolare, le teste 2 e 2’ incorporano alcuni condotti lungo i quali fluisce l’aria compressa da e verso la valvola scambiatrice 13.

Con riferimento alle Figure 3-6 viene ora illustrato il circuito di trasmissione dell’aria, ed il suo funzionamento, che permette alla pompa di alternare le fasi di aspirazione e mandata da una camera di pompaggio all’altra.

La Figura 3 mostra la valvola scambiatrice 13 (della quale, in Figura 3c, sono visibili a tratteggio i condotti interni), realizzata in materiale chimicamente inerte, preferibilmente materiale termoplastico come Teflon PFA e/o Teflon puro e/o PEEK. La valvola scambiatrice 13 è provvista di un condotto 23, comunicante con l’esterno, di ingresso per l’aria compressa (o azoto) al circuito dei condotti della pompa. In Figura 3c, il numero di riferimento 23’ indica la posizione corrispondente alla bocca interna del condotto 23. All’interno della valvola 13 è presente la spola cilindrica 134 che scorre alternativamente all’interno di un cilindretto forato 133 commutando il carico e lo scarico dell’aria (o azoto) di alimentazione di un primo ed un secondo condotto 25 e 26, interni alla valvola 13, che riforniscono le camere di pompaggio di aria (in particolare, il condotto 25 rifornisce di aria la camera 100 di Figura 1). A tale scopo, la spola cilindrica 134 è opportunamente sagomata, essendo provvista di un risalto centrale 137 che, a seconda della posizione della spola 134, opera da commutatore carico-scarico dei due condotti 25 e 26 (nella posizione di Figura 3c il risalto centrale ottura il secondo condotto 26). Un terzo ed un quarto condotto 27 e 28, pure interni alla valvola 13, trasmettono l’aria di ritorno dalle camere di pompaggio all’interno del cilindretto 133, che facendo pressione su una rispettiva estremità 138 (o 138’) della spola 134, provoca l’inversione della posizione di quest’ultima. A tale scopo, le estremità 138 e 138’ della spola cilindrica 134 hanno lo stesso diametro del risalto centrale 137, in modo da non lasciar fluire l’aria proveniente dai condotti 27 e 28 lungo le pareti laterali della spola 134. Infine due condotti 29 e 30, comunicanti con l’esterno, di uscita operano da scarico dell’aria dopo che la spola 134 è stata spostata (dall’aria proveniente dai condotti 28 e 27, rispettivamente) fino a rispettive posizioni limite.

La Figura 4 mostra una vite 135 di fissaggio della valvola scambiatrice 13 alle teste 2 e 2’ della pompa. Si può osservare che la vite 135 è provvista, inferiormente alla sua testa 131, preferibilmente esagonale, di un disco 132 di diametro maggiore del foro 136 della valvola 13, in modo tale che, una volta che la vite 135 è impegnata nel foro 136 ed è serrata in un corrispondente foro presente sulle teste 2 e 2’ (in Figura 1, sono indicati i fori 42 e 43 sulla testa 2), quest’ultimo risulta completamente chiuso. Tra la valvola scambiatrice 13 e le teste 2 e 2’ possono anche essere posti degli OR in teflon per migliorare la tenuta e l’allineamento della valvola scambiatrice 13. In particolare, le quattro viti 135 di fissaggio della valvola scambiatrice 13 sono parte integrante del circuito dei condotti per l’aria compressa. A tale scopo, ogni vite 135 comprende un condotto interno 139 per il passaggio dell’aria nella direzione verso la testa 2 e 2’, e fori 140 distribuiti lungo un collare posizionato sotto la testa 131 che mettono in comunicazione il condotto interno 139 con uno dei condotti interni della valvola scambiatrice 13. Quindi le viti 135 svolgono una doppia funzione: una funzione di distribuzione dell’aria tra le teste 2 e 2’ e la valvola scambiatrice 13, ed una funzione di fissaggio della valvola scambiatrice 13 alle teste 2 e 2’.

Come mostrato schematicamente in Figura 5, in cui i condotti interni alla valvola scambiatrice 13, all’unica vite 135 mostrata, ed alla testa 2 sono illustrati a tratteggio, i condotti interni 139 delle quattro viti 135 mettono in comunicazione i condotti 25-28 della valvola scambiatrice 13 con corrispondenti due coppie di condotti interni alle teste 2 e 2’. In particolare, la Figura 5 mostra nella testa 2 un quinto condotto 22, corrispondente al primo condotto 25, ed un sesto condotto 24, corrispondente al terzo condotto 27, mentre la Figura 6 mostra nell’altra testa 2’ un settimo condotto 22’, corrispondente al secondo condotto 26, ed un ottavo condotto 24’, corrispondente al quarto condotto 28.

Il funzionamento della valvola scambiatrice 13 viene ora illustrato con riferimento alle Figure 1 e 3-6, partendo dalla posizione della spola 134 mostrata in Figura 3c. L’aria compressa (o l’azoto), una volta entrata dal condotto 23 di ingresso, passa nel primo condotto 25 e quindi, attraverso i fori 140, nel condotto 139 della corrispondente vite 135, passando poi nel quinto condotto 22 della testa 2 ed arrivando così all’interno del soffietto 31 spingendolo nella camera 100 di pompaggio (in Figura 6c è mostrato un analogo accesso 72 del settimo condotto 22’ posto su un risalto cilindrico 21’). Nella parte finale della sua corsa, il soffietto 31 trascina il tappo di tenuta (identico al collare 34’ alloggiato nell’altra camera di pompaggio illustrato in Figura 1) che libera l’accesso del sesto condotto 24 della testa 2, interno al risalto cilindrico di questa (identico al risalto 21’ della testa 2’; in Figura 6c è mostrato l’analogo accesso 71 all’ottavo condotto 24’). Contemporaneamente, a seguito del trascinamento dell’albero 9 da parte del soffietto 31 di pompaggio, viene compresso il soffietto opposto 31’, che aspira fluido nella corrispondente camera dalla bocca 51 di ingresso della pompa tramite la rispettiva valvola 10 di aspirazione (le due valvole di aspirazione delle due camere sono mostrate anche in Figura 2); il soffietto compresso 31’ serra anche il rispettivo collare 34’ di tenuta contro la sue sede (interna al risalto 21’). Il flusso d’aria ritorna nel cilindretto 133, attraverso il sesto condotto 24 ed il terzo condotto 27, messi in comunicazione dalla corrispondente vite 135 di fissaggio (cfr. Fig. 5). L’aria che entra nel cilindretto 133 spinge l’estremità 138 e di conseguenza la spola 134 verso l’alto, otturando così l’accesso al primo condotto 25 e liberando l’accesso al secondo condotto 26 che alimenta la camera del soffietto 31’; infine l’aria esce dal condotto 30 di uscita (cfr. Fig. 3). Ora, l’aria entrante dal condotto 23 di ingresso è forzata a passare attraverso il secondo condotto 26 e viene quindi diretta verso il soffietto 31’ di pompaggio ed il ciclo si ripete finché l’aria compressa ritorna nel cilindretto 133 spingendo l’estremità 138’ ed uscendo dal condotto 29 di uscita della valvola scambiatrice 13. In particolare, il fluido precedentemente aspirato nella corrispondente camera di pompaggio viene ora spinto dal soffietto 31’ verso la bocca 52 di uscita della pompa tramite la rispettiva valvola 8 di mandata (le due valvole di mandata delle due camere sono mostrate anche in Figura 2). In particolare, le estremità anulari 40 e 40’ dei soffietti 31 e 31’ di pompaggio che sono rivolte verso le teste 2 e 2’ assicurano la tenuta tra le superfici cilindriche esterne dei soffietti 31 e 31’, che sono rivolte verso l’interno delle camere di pompaggio, e dunque verso il fluido da pompare, e le superfici cilindriche interne dei soffietti 31 e 31’, che sono rivolte verso le teste 2 e 2’, garantendo che il fluido sottoposto a pompaggio non passi verso le teste 2 e 2’ né verso il circuito dei condotti dell’aria pressurizzata.

Allo scopo di impedire qualsiasi perdita di aria dai condotti interni alla valvola scambiatrice 13 ed alle teste 2 e 2’, il montaggio della valvola scambiatrice 13 avviene dopo il posizionamento ed il centraggio di entrambe le teste 2 e 2’ in modo da assicurare l’allineamento dei rispettivi condotti.

Facendo riferimento alla Figura 1, l’avvitamento delle teste 2 e 2’ avviene in modo da allineare la parete laterale 41 dell’ottagono dove sono presenti i fori 42 e 43 di accesso al quinto ed al sesto condotto 22 e 24, rispettivamente, in una posizione perfettamente parallela alla corrispondente parete laterale 61 della pompa e quindi in modo da offrire alla superficie inferiore 140 (cfr. Fig. 3b) della valvola scambiatrice 13 da montare una superficie di appoggio perfettamente piana. Tra la valvola scambiatrice 13 e le teste 2 e 2’ possono essere posti degli OR in teflon per migliorare la tenuta e l’allineamento della valvola scambiatrice 13.

Facendo riferimento alle Figure 1, 5 e 6, per assicurare un perfetto centraggio delle teste 2 e 2’, ognuna di queste è preferibilmente provvista di un foro passante 35 e 35’ corrispondente ad un rispettivo foro presente sulla parete della pompa sulla quale si appoggia la testa (in Figura 1 è visibile solo il foro 36 corrispondente al foro 35 della testa 2), in modo tale che un perno di centraggio vi possa essere stabilmente e amovibilmente inserito, preferibilmente incastrato (in Figura 5 è visibile il perno 37 relativo ai fori 35 e 36), soltanto al raggiungimento della posizione corretta di montaggio tra testa di copertura e pompa.

Con riferimento alla Figura 7, si può osservare che ogni soffietto di pompaggio (in Figura 7 i numeri di riferimento si riferiscono al soffietto 31 di pompaggio, ma si deve comprendere che il soffietto 31’ è identico), comprende una pluralità di spire esterne 81, separate da una pluralità di spire interne 82, in cui il profilo laterale delle spire sia esterne 81 che interne 82 presenta delle gole concave 83 e 84, rispettivamente. Ciò assicura ai soffietti di pompaggio una maggiore resistenza e durata insieme ad una maggiore elasticità.

Con riferimento alle Figure 1 e 2, si può osservare che la preferita forma di realizzazione della pompa secondo l’invenzione include una coppia di valvole a sfera di mandata, ognuna comprendente una cassa 8 che alloggia una sfera 7, alloggiate in rispettive sedi superiori 4 del corpo 1 della pompa, in corrispondenza della bocca 52 di uscita, chiuse da tappi 5.

Un aspetto importante della presente invenzione è l’impiego di due soffietti compensatori 6, interposti tra la sfera 7 di ogni valvola di mandata ed il rispettivo tappo 5, aventi lo scopo di compensare le variazioni di portata che si verificano nella pompa quando si inverte il moto nelle camere. Tali soffietti compensatori 6 consentono così di ottenere in mandata una portata costante, evitando l’uso dei convenzionali compensatori di colpi montati a valle del sistema di pompaggio. Ciò evita inoltre la possibilità di produrre delle particelle che potenzialmente potrebbero generarsi lungo il tratto che va dalle valvole di mandata fino al compensatore esterno.

Con riferimento alla Figura 8, si può osservare che la particolare sezione del soffietto compensatore 6 permette di gestire il flusso attraverso i condotti di mandata. In particolare, come mostrato in Figura 8b, la spira superiore 46 del soffietto compensatore 6 entra in contatto con la superficie inferiore del tappo 5 che, serrato, assicura la tenuta del soffietto 6. Inoltre, a garantire una tenuta migliore, la spira superiore 46 comprende inferiormente, laddove il soffietto compensatore 6 entra in contatto col corpo 1 della pompa, una bordatura 47 in rilievo che si innesta in una corrispondente scanalatura ricavata nel corpo 1 della pompa. Il naso inferiore 49 del soffietto compensatore 6, durante il funzionamento della pompa, entra in contatto con la sfera 7 che, spinta dalla pressione esercitata dal liquido che fuoriesce da una camera di pompaggio, scarica la sua energia sul soffietto compensatore 6, il quale, comportandosi come una molla, assorbe l’urto ed i picchi di pressione. A tale scopo, si può osservare che le spire sia interne 48 che esterne 50 hanno un profilo squadrato.

Ancora con riferimento alle Figure 1 e 2, si può osservare che la preferita forma di realizzazione della pompa secondo l’invenzione include una coppia di valvole a sfera di aspirazione, ognuna comprendente una cassa 10 che alloggia una sfera 7 e chiusa da una copertura 11, alloggiate in rispettive sedi inferiori del corpo 1 della pompa, in corrispondenza della bocca 51 di ingresso, chiuse da tappi 12.

Con particolare riferimento alla Figura 9, si può osservare che le casse 8 delle valvole di mandata e le casse 10 delle valvole di aspirazione sono sagomate in modo da guidare il movimento delle rispettive sfere 7 per consentire un passaggio del fluido armonioso e privo di turbolenze. Inoltre, per favorirne l’assemblaggio e lo smontaggio, gli elementi 5 e 8 delle valvole di mandata e gli elementi 10 e 11 delle valvole di aspirazione sono sagomati in modo da essere provvisti di tre tasche 19 che permettono un corrispondente attrezzo (non mostrato), provvisto di tre corrispondenti rilievi, di inserirvisi ed impegnarle perfettamente.

Ancora con riferimento alla Figura 1, si può osservare che la preferita forma di realizzazione della pompa secondo l’invenzione è provvista di una impugnatura comprendente una barretta 91, fissabile lateralmente a due supporti 92 a loro volta fissabili a due rispettive piastrine 93 di base. In particolare, le piastrine 93 (ed eventualmente la parte inferiore dei supporti laterali 92) possono essere inserite affidabilmente in ed estratte facilmente da corrispondenti scanalature 94 del corpo 1 della pompa. Ciò rende l’impugnatura facilmente amovibile dal corpo 1 della pompa, consentendo allo stesso tempo ad un operatore di trasportare la pompa facilmente ed in modo sicuro, anche in presenza di spazi contenuti ed angusti, consentendo inoltre di non manipolare i componenti esterni della pompa per evitare contaminazioni, soprattutto per applicazioni “ultra-pure” della pompa.

La Figura 10 mostra schematicamente il sistema di regolazione e monitoraggio della preferita forma di realizzazione della pompa. Tale sistema comprende un sensore 203 di flusso montato su una tubazione di mandata della pompa, ovvero a valle della sua bocca 52 di uscita. La lettura del flusso viene trasmessa ad una unità elettronica 201 di controllo, preferibilmente comprendente un Controllore a Logica Programmabile o PLC (Programmable Logic Controller), che invia un segnale di controllo ad un elettroregolatore 204 di pressione montato sulla tubazione di mandata dell’aria compressa a monte del condotto 23 della valvola scambiatrice 13. L’unità elettronica 201 è collegata ad una unità 202 di interfaccia, comprendente uno schermo 202’ ed una tastiera 202’’, preferibilmente integrati in uno schermo sensibile al tocco, o touch screen.

Tale sistema offre il vantaggio che il compito dell’operatore si limita ad impostare il valore di flusso desiderato tramite l’unità 202 di interfaccia, in funzione del quale l’unità elettronica 201 controlla automaticamente l’elettroregolatore 204 mantenendo la pressione di aria necessaria per diminuire od aumentare la velocità della pompa.

Il sistema di regolazione e monitoraggio è inoltre in grado di monitorare il funzionamento della pompa, rilevando in particolare il numero di cicli di funzionamento e l’eventuale rottura delle membrane o dei soffietti per usura.

In particolare il numero di cicli viene calcolato mediante opportuni sensori a fibre ottiche inseriti in corrispondenza degli accessi dei condotti 24 e 24’ della testa 2 di mandata dell’aria compressa nelle camere di pompaggio.

In particolare, il numero di cicli viene rilevato mediante opportuni sensori 205 a fibre ottiche collegati all’unità elettronica 201. Tali sensori 205 sono inseriti, ad esempio, in corrispondenza dei fori di accesso ai condotti 22 e 22’ (in Figura 6c è mostrato il foro 72 della testa 2’).

Tali sensori rilevano il contatto ed il distacco del soffietto 31 o 31’ e, conseguentemente, il relativo numero di colpi e/o cicli. In tal modo, l’unità elettronica 201 è in grado di determinare, memorizzare e visualizzare sul display 202’’ dati come:

- numero di cicli effettuati dai soffietti;

- archivio storico dei cicli per tempo;

- programmazione, manutenzione preventiva, sostituzione kit soffietti e kit valvole aspirazione e mandata complete;

- rilevamento storico dei cicli effettuati in funzione del fluido pompato;

- rilevazione allarme di raggiungimento limite durata e sostituzione.

Tali sensori realizzano anche un controllo meccanico permettendo di provare l’efficienza della pompa verificando la corretta apertura e chiusura alternata dei condotti dell’aria compressa. Il non regolare funzionamento di questi inciderebbe sul movimento della spola 134 della valvola scambiatrice 13 generando il malfunzionamento dell’intera pompa.

La pompa è inoltre provvista di sensori 206 di perdite nel circuito dell’aria compressa, sempre collegati all’unità elettronica 201. Tali sensori 206 avvertono la presenza di fluido nella condotta dell’aria dovuta a fessurazione dei soffietti 31 e 31’. Tali sensori 206 sono preferibilmente a fibre ottiche, e sono inseriti all’interno di fori ricavati sul risalto cilindrico di ognuna delle teste 2 e 2’ (in Figure 1 e 6c è mostrato il risalto 21’ della testa 2’).

Altri sensori di perdite di aria e/o di fluido possono essere installati nei condotti del fluido e/o dell’aria compressa.

Ulteriori sensori possono essere installati per rilevare, durante il funzionamento della pompa, i principali parametri di flusso, quali la portata, la pressione, la temperatura.

Tutti i sensori utilizzati nella pompa sono preferibilmente in grado di operare in presenza di acidi e/o solventi ed a temperature fino a 220°C.

L’unità elettronica 201 è in particolare provvista di un software per la gestione della pompa. Il software consente di gestire l’accensione e lo spegnimento della pompa, di eseguire le operazioni di controllo dello stato della pompa, di avvertire in caso di rilevazioni di guasti o malfunzionamenti, e infine consente di gestire i tempi di manutenzione programmando le soste per il controllo dei componenti e l’eventuale loro sostituzione.

L’unità 202 di interfaccia, preferibilmente un touch-screen che mostra una o più interfacce grafiche con le quali un operatore può interagire direttamente, consente la configurazione e la visualizzazione, in particolare, di uno o più dei seguenti parametri:

- tempo di funzionamento della pompa rilevato dal movimento del soffietto;

- archivio storico dei colpi soffietto;

- gestione della manutenzione programmata preventiva;

- segnalazione per il superamento del tempo limite impostabile per la manutenzione;

- segnalazione per il superamento del tempo limite fissato per la vita della pompa;

- visualizzazione stato pompa;

- visualizzazione allarme per presenza di vapori acidi e solventi allo scarico della pompa;

- visualizzazione allarme per mancanza movimento del soffietto della pompa; ed

- archivio storico degli allarmi.

Come mostrato in Figura 11, all’accensione della strumentazione il touch screen 202 mostra una pagina iniziale 301 di accesso comprendente tre pulsanti grafici selezionabili 302, 303, e 304.

Tramite la selezione del pulsante 304 si accede ad una pagina di gestione degli accessi, in cui è possibile scegliere un livello con cui entrare ad operare nella pompa. I livelli sono preferibilmente tre: OPERATOR, ENGINEER, e SERVICE. Preferibilmente, per entrare in ogni livello è necessario inserire una parola chiave (password) tramite una tastiera grafica a schermo. Ad ogni livello l’operatore è abilitato ad un differente insieme di funzionalità.

Tramite la selezione del pulsante 302 si accede ad una interfaccia grafica 305 di controllo della pompa mostrata in Figura 12. La pagina 305 è la pagina principale della pompa, da cui è possibile comandare l’accensione e lo spegnimento della pompa, tramite rispettivi pulsanti 306 e 307. La stessa pagina 305 visualizza il tempo totale di lavoro (nel campo Work Time) ed il numero di pulsazioni totali (nel campo Pulse Numbers) effettuate dalla pompa. Inoltre è possibile accedere ad una pagina relativa alle impostazioni della manutenzione, selezionando un pulsante grafico SETTING 308, e ad una pagina relativa alla rilevazione dei malfunzionamenti della pompa, selezionando un pulsante grafico ALARM 309. Preferibilmente, il software non consente ad un operatore autorizzato con il livello OPERATOR di accedere alla pagina SETTING e consente la sola visualizzazione degli allarmi nella pagina ALARM senza poter intervenire per cancellarli.

Ad ogni comando di avvio della pompa, che l’operatore può eseguire selezionando il pulsante grafico START 310, appare sullo schermo una ulteriore finestra dove impostare i parametri di funzionamento della pompa e digitare un nome identificativo che serve a risalire (sia come tempo in termini di ore che come tempo in termini di data) a tutti gli eventi ed allarmi per quel tipo di ricetta o processo. Ad ogni arresto della pompa, pure selezionabile dall’operatore nella finestra grafica aperta all’avvio, si chiude un file con tutti i dati relativi ed, al successivo avvio, se ne apre un altro.

Durante il funzionamento della pompa, i componenti sono soggetti ad usura in maniera diversa e quindi si deve provvedere a fermare la pompa per la sostituzione delle parti usurate. È importante poter prevedere una pianificazione per effettuare la manutenzione tramite una impostazione della manutenzione.

I componenti soggetti ad usura o rottura sono raggruppati in kit, quali, ad esempio: un kit delle valvole di aspirazione, un kit delle valvole di mandata, ed un kit dei soffietti. In particolare, i parametri che devono essere tenuti sotto controllo per la gestione del tempo di vita (life time) dei componenti comprendono: il tipo di fluido utilizzato e le relative temperature, il numero di cicli di pompaggio riferito al tempo, e la pressione di utilizzo della pompa. Ogni volta che viene raggiunto il numero di cicli o di ore di funzionamento impostato per ogni kit viene visualizzata la pagina 310 mostrata in Figura 13 in cui lampeggia una icona rappresentativa del solo kit che deve essere sottoposto a manutenzione (ordinaria o straordinaria).

La gestione della manutenzione avviene da una finestra relativa ad ogni kit, a cui si accede selezionando l’icona corrispondente. La Figura 14 mostra la finestra grafica 311 di gestione della manutenzione del kit dei soffietti, che visualizza il valore corrente dei colpi (campo Pulse Value) ed il valore dei colpi impostato per la manutenzione (campo Pulse Setting). Quando il Pulse Value raggiunge il Pulse Setting il programma segnala (acusticamente e/o graficamente) l’operatore che è necessario sostituire il kit. Una volta azzerato il valore corrente dei colpi selezionando il pulsante grafico 312, il corrispondente allarme di sostituzione del kit dei soffietti viene automaticamente cancellato. Questa procedura è identica per tutti i kit disponibili.

Tramite la selezione del pulsante 308 della pagina 305 si accede ad una interfaccia grafica 313 relativa alle impostazioni della manutenzione mostrata in Figura 15. Da questa pagina 313 un operatore può modificare i valori di manutenzione per ogni kit della pompa. Al raggiungimento di tali valori il software mostra l’interfaccia grafica di Figura 13. Il pulsante grafico OTHER SET 314 viene visualizzato il tempo totale di funzionamento della pompa.

Tramite la selezione del pulsante 309 della pagina 305 si accede ad una interfaccia grafica relativa alla rilevazione dei malfunzionamenti della pompa, che visualizza lo stato della macchina. In particolare, vengono visualizzati tutti gli allarmi presenti nel sistema con scandito l’orario dell’evento e lo stato dell’allarme. Tramite tasti di scorrimento è possibile visualizzare tutta la lista allarmi ed azzerare solo gli allarmi che sono in condizione di ripristino, mentre quelli che ancora persistono rimangono visualizzati nella lista. La pagina degli allarmi appare automaticamente al verificarsi di un allarme.

Con riferimento alla Figura 16, si può osservare che una seconda preferita forma di realizzazione della pompa secondo l’invenzione comprende, invece della valvola scambiatrice pneumatica, un sistema elettro-pneumatico di comando della pompa 1 comprendente un elettroscambiatore 151.

In particolare, il sistema di comando comprende un alimentatore 152 che alimenta un’elettrovalvola 153 che comanda l’apertura e la chiusura di una valvola pneumatica 154 installata sulla tubazione di mandata della pompa 1 (a valle della bocca di uscita di questa), a valle di un sensore di flusso, preferibilmente coincidente con il sensore 203 mostrato in Figura 10). Un timer 156 determina il tempo di apertura e chiusura dell’elettrovalvola 153 interrompendo il flusso di aria verso la valvola pneumatica 154. Il timer 156 è preferibilmente provvisto di un display touch-screen (non mostrato in Figura) tramite il quale un operatore può impostare il suo funzionamento.

Il cuore del sistema di comando della pompa 1 è formato dall’alimentatore 152, che è collegato ad un secondo timer 157 a sua volta connesso all’elettroscambiatore 151 a cinque vie con bobina. L’elettroscambiatore 151 è collegato direttamente al circuito pneumatico dell’aria compressa della pompa 1, che ne controlla l’azione alternativa. La regolazione della pressione di aria in ingresso viene fatta a monte dell’elettroscambiatore 151 tramite un regolatore, preferibilmente coincidente con l’elettroregolatore 204 mostrato in Figura 10. Una volta impostato il valore di pressione in ingresso all’elettroscambiatore 151, all’accensione della pompa, il timer 157, impostato preventivamente, inizia a commutare di stato con un ciclo sequenziale impostabile da un display touch screen del timer 157. Il timer 157 alimenta la bobina dell’elettroscambiatore 151 scambiando alternativamente l’aria compressa tra le due uscite, collegate a due rispettive camere di pompaggio della pompa in cui sono alloggiati i soffietti. L’aria inviata direttamente ed in modo alternato alle camere di pompaggio della pompa 1 consente l’azione alternativa di questa.

Alla bocca 52 di uscita della pompa 1 è installato un sensore 203 di flusso, in grado di emettere un segnale di allarme, che monitora il funzionamento della pompa 1. Nel momento in cui entra in funzione la valvola pneumatica 154, arrestando il flusso in mandata proveniente dalla bocca 52 di uscita, il sensore 203 avverte l’aumento di pressione nella condotta di mandata della pompa 1 ed automaticamente provvede a scollegare il secondo timer 157 aprendo il relativo circuito e, di conseguenza, il sistema di controllo della pompa 1 si ferma e viene attivato un segnale di allarme sia acustico che visivo.

Sulla tubazione di mandata della pompa 1, a valle della valvola pneumatica 154, viene installato un contatore 159 per monitorare l’effettivo consumo di fluido. Un display touch screen 160 permette di visualizzare il valore rilevato dal contatore 159 che può essere azzerato mediante lo stesso display 160.

La pompa 1 è stata sviluppata in modo da rendere le operazioni di assemblaggio e di smontaggio quanto più semplici possibile, favorite ad esempio dall’utilizzo di un solo strumento per lo smontaggio. Infatti, a parte le teste (2 e 2’ di Fig. 1), tutti i componenti smontabili relativi alle valvole di mandata e di aspirazione del fluido vengono disassemblate con un unico strumento grazie all’identica forma delle tasche pensate e realizzate appositamente. Inoltre molti componenti, come ad esempio i soffietti 31 e 31’, i soffietti compensatori 6, la cassa della valvola di aspirazione, non sono bloccati nelle loro rispettive sedi, ma vengono fissati sfruttando il serraggio di altri elementi e/o vengono tenuti in posizione grazie a scanalature ricavate sui componenti stessi.

Inoltre, l’elevata resistenza delle connessioni della pompa la rende adatta ad essere prodotta totalmente in materiali resistenti alla corrosione, rendendola adatta per applicazioni nell’industria dei semiconduttori.

La pompa è preferibilmente realizzata in materiali resistenti alla corrosione, quali materiali termoplastici ultrapuri e/o polimeri organici e/o polimeri fluorurati.

Nessuna parte metallica è presente nella pompa, ed il fissaggio dei componenti avviene tramite filettature realizzate sui pezzi stessi e non sono presenti altri elementi di connessione, rendendo ciò maggiormente affidabile il sistema. I materiali resistenti alla corrosione della pompa comprendono uno o più dei materiali selezionati dal gruppo comprendente o consistente di MFA, TFM, PP, Teflon PFA, Teflon puro, PEEK, PTFE, PVDF, FEP.

La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo le sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti del ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (31)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa pneumatica alternativa comprendente due camere contrapposte (100) di pompaggio, in ognuna delle quali scorre un rispettivo soffietto flessibile (31, 31’) tra una posizione compressa ed una posizione espansa, lo scorrimento dei due soffietti flessibili (31, 31’) essendo controllato da mezzi scambiatori (13, 151) atti ad immettere alternativamente un fluido gassoso in una delle due camere (100) per espandere il rispettivo soffietto flessibile (31, 31’), in modo tale che quando ognuno dei due soffietti flessibili (31, 31’) assume una posizione espansa di soglia interagisce con mezzi meccanici (32, 32’, 33, 33’, 34’) consentendo lo scarico di fluido gassoso dalla rispettiva camera (100), ognuno dei due soffietti flessibili (31, 31’) avendo una estremità anteriore (39, 39’) in contatto con un albero (9) che viene alternativamente spinto da uno dei due soffietti flessibili (31, 31’) comprimendo l’altro, ognuna delle due camere (100) essendo collegata ad almeno una rispettiva valvola (7, 10, 11, 12) di aspirazione e ad almeno una rispettiva valvola (5, 7, 8) di mandata, la pompa essendo caratterizzata dal fatto che ogni valvola (5, 7, 8) di mandata essendo provvista di mezzi elastici compensatori (6) atti a compensare variazioni di portata del fluido pompato dalla rispettiva camera (100).
2. 2. Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi elastici compensatori comprendono almeno un soffietto compensatore (6).
3. 3. Pompa secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che ogni soffietto compensatore (6) comprende una pluralità di spire esterne (50), separate tra loro da una pluralità di spire interne (48), in cui le spire interne (48) ed esterne (50) hanno un profilo laterale squadrato.
4. 4. Pompa secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che ogni valvola (5, 7, 8) di mandata è una valvola a sfera.
5. 5. Pompa secondo la rivendicazione 4, quando dipendente dalla rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che ogni valvola a sfera di mandata, alloggiata in una rispettiva sede della pompa chiusa da un tappo (5), comprende una cassa (8) che alloggia una sfera (7), il rispettivo soffietto compensatore (6) essendo interposto tra la sfera (7) ed il tappo (5), in modo tale che, durante il funzionamento della pompa, una estremità anteriore (49) del soffietto compensatore (6) entri in contatto con la sfera (7) assorbendone urti e picchi di pressione esercitata dal fluido pompato dalla rispettiva camera (100).
6. 6. Pompa secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che ogni valvola (7, 10, 11, 12) di aspirazione è una valvola a sfera.
7. 7. Pompa secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che ogni valvola a sfera di aspirazione, alloggiata in una rispettiva sede della pompa chiusa da un tappo (12), comprende una cassa (10) che alloggia una sfera (7) ed è chiusa da una copertura (11).
8. 8. Pompa secondo la rivendicazione 7, quando dipendente dalla rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che la cassa (8) ed il tappo (5) di ogni valvola a sfera di mandata e la cassa (10) e la copertura (11) di ogni valvola a sfera di aspirazione sono sagomati in modo da essere provvisti di tre tasche (19), così da permettere ad un corrispondente attrezzo provvisto di tre corrispondenti rilievi di inserirvisi ed impegnarle.
9. 9. Pompa secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che ognuno dei due soffietti flessibili (31, 31’) comprende una pluralità di spire esterne (81), separate tra loro da una pluralità di spire interne (82), in cui le spire esterne (81) ed interne (82) hanno un profilo laterale che presenta gole concave (83, 84).
10. 10. Pompa secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che detti mezzi scambiatori comprendono una valvola pneumatica scambiatrice (13) comprendente una spola sagomata (134) scorrevole tra due posizioni limite all’interno di un cilindretto forato (133), collegata, per ogni camera, ad uno o più condotti (22, 22’, 25, 26, 139) di mandata e ad uno o più condotti (24, 24’, 27, 28, 139) di scarico di fluido gassoso nella e dalla rispettiva camera (100), la valvola scambiatrice (13) essendo atta ad aprire e chiudere alternativamente i condotti di mandata (22, 22’, 25, 26, 139) delle due camere (100) in funzione della posizione della spola (134), la spola (134) essendo spostata dal fluido gassoso proveniente da una camera (100) tramite i rispettivi condotti (24, 24’, 27, 28, 139) di scarico quando è in una posizione in cui apre i condotti di mandata (22, 22’, 25, 26, 139) dell’altra camera (100).
11. 11. Pompa secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che, per ogni camera (100), detti uno o più condotti (22, 22’, 25, 26, 139) di mandata e detti uno o più condotti (24, 24’, 27, 28, 139) di scarico sono interni alla valvola scambiatrice (13) e ad una testa (2, 2’) di copertura della rispettiva camera (100), le due teste (2, 2’) essendo amovibilmente accoppiate ad un corpo (1) della pompa, la valvola scambiatrice (13) essendo fissata alle due teste (2, 2’) tramite viti (135) cave provviste di un almeno un condotto (139) atto a mettere in comunicazione almeno un condotto (25, 26, 27, 28) interno alla valvola scambiatrice (13) con almeno un condotto (22, 22’, 24, 24’) della rispettiva testa (2, 2’).
12. 12. Pompa secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che ognuna delle due teste (2, 2’) ed il corpo (1) della pompa sono provvisti di mezzi meccanici (35, 35’, 36, 37) di allineamento reciproco.
13. 13. Pompa secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detti mezzi meccanici di allineamento reciproco comprendono, per ogni testa (2, 2’) almeno un perno (37) di centraggio inseribile in un foro passante (35, 35’) della rispettiva testa (2, 2’) ed in un corrispondente foro del corpo (1) della pompa.
14. 14. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzata dal fatto che detti mezzi scambiatori comprendono mezzi elettronici (152, 153, 156, 157) di controllo, che controllano un elettroscambiatore (151) collegato, per ogni camera, ad uno o più condotti (22, 22’, 25, 26, 139) di mandata di fluido gassoso nella rispettiva camera (100), l’elettroscambiatore essendo atto ad aprire e chiudere alternativamente i condotti di mandata (22, 22’, 25, 26, 139) delle due camere (100).
15. 15. Pompa secondo la rivendicazione 14, caratterizzata dal fatto che l’elettroscambiatore (151) riceve il fluido gassoso da immettere alternativamente nelle due camere (100) da un regolatore (204) di pressione.
16. 16. Pompa secondo la rivendicazione 14 o 15, caratterizzata dal fatto che detti mezzi elettronici (152, 153, 156, 157) di controllo comprendono almeno un timer (156, 157) ed un alimentatore (152).
17. 17. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 14 a 16, caratterizzata dal fatto che detti mezzi elettronici (152, 153, 156, 157) di controllo controllano altresì una valvola pneumatica (154), installata su una tubazione di mandata della pompa a valle di un sensore (203) di flusso atto a rilevare la pressione del fluido pompato nella tubazione di mandata e ad inviare un relativo segnale di segnalazione a detti mezzi elettronici (152, 153, 156, 157) di controllo.
18. 18. Pompa secondo la rivendicazione 18, caratterizzata dal fatto che detti mezzi elettronici (152, 153, 156, 157) di controllo comprendono un’elettrovalvola (153) che controlla la valvola pneumatica (154).
19. 19. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 14 a 18, caratterizzata dal fatto che l’elettroscambiatore (151) è a cinque vie con bobina la cui alimentazione è controllata da detti mezzi elettronici (152, 153, 156, 157) di controllo.
20. 20. Pompa secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto di comprendere una unità elettronica (201) di controllo che riceve un segnale indicativo del flusso del fluido pompato da un sensore (203) di flusso montato su una tubazione di mandata della pompa, l’unità elettronica (201) di controllo controllando un elettroregolatore (204) di pressione montato sulla tubazione di mandata dell’aria compressa a monte di detti mezzi scambiatori (13, 151) in funzione di un prestabilito valore di flusso del fluido pompato.
21. 21. Pompa secondo la rivendicazione 20, caratterizzata dal fatto che l’unità elettronica (201) di controllo comprende un Controllore a Logica Programmabile o PLC (Programmable Logic Controller).
22. 22. Pompa secondo la rivendicazione 20 o 21, caratterizzata dal fatto che l’unità elettronica (201) di controllo è collegata a mezzi di interfaccia (202).
23. 23. Pompa secondo la rivendicazione 22, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di interfaccia (202) comprendono uno schermo (202’) ed una tastiera (202’’), preferibilmente integrati in uno schermo sensibile al tocco, o touch screen.
24. 24. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 23, caratterizzata dal fatto che detto prestabilito valore di flusso del fluido pompato è regolabile.
25. 25. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 24, caratterizzata dal fatto che l’unità elettronica (201) di controllo è collegata, per almeno un soffietto flessibile (31, 31’), ad almeno un primo sensore, preferibilmente a fibra ottica, interno alla pompa in grado di fornire all’unità elettronica (201) di controllo almeno un segnale di rilevazione quando detto almeno un soffietto flessibile (31, 31’) assume una posizione nella rispettiva camera (100).
26. 26. Pompa secondo la rivendicazione 25, caratterizzata dal fatto che l’unità elettronica (201) di controllo è in grado di determinare, e preferibilmente memorizzare, un numero di cicli effettuati dalla pompa sulla base di detto almeno un segnale di rilevazione.
27. 27. Pompa secondo la rivendicazione 26, caratterizzata dal fatto che l’unità elettronica (201) di controllo è in grado di programmare e segnalare interventi di manutenzione preventiva.
28. 28. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 27, caratterizzata dal fatto che l’unità elettronica (201) di controllo è collegata ad uno o più secondi sensori (206), preferibilmente a fibra ottica, di perdite nel circuito del fluido gassoso, in grado di fornire all’unità elettronica (201) di controllo almeno un segnale di rilevazione di presenza di fluido pompato.
29. 29. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 28, caratterizzata dal fatto che l’unità elettronica (201) di controllo è collegata ad uno o più terzi sensori (206) in grado di fornire all’unità elettronica (201) di controllo almeno un segnale di rilevazione di portata e/o pressione e/o temperatura del fluido pompato.
30. 30. Pompa secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto di comprendere una impugnatura amovibile (91, 92, 93, 94).
31. 31. Pompa secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto di essere realizzata in un materiale resistente alla corrosione e/o agli attacchi chimici, preferibilmente in un materiale comprendente uno o più materiali selezionati dal gruppo comprendente materiali termoplastici ultrapuri, polimeri organici, e polimeri fluorurati, più preferibilmente in un materiale comprendente uno o più materiali selezionati dal gruppo comprendente MFA, TFM, PP, Teflon PFA, Teflon puro, PEEK, PTFE, PVDF, e FEP.