BOMBA PERISTALTICA AVANZADA
CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a una bomba peristáltica, y en particular a una bomba peristáltica con un tubo comprimido por al menos dos conjuntos de elementos de compresión .
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Dichas bombas son conocidas para el bombeo de liquido, productos viscosos y/o granulares, tal como concreto, por ejemplo. Estas bombas comprenden dos conjuntos de' rodillos, radiales y opuestos con respecto al rotor soportando y girando estos conjuntos de rodillos. En cada conjunto de rodillos, dos rodillos están vinculados y separados uno de otro por un ancho de manera que las dos paredes del tubo están en contacto y lo suficientemente comprimidas para asegurar la hermeticidad del tubo durante el bombeo. Las bombas peristálticas utilizan un tubo de elastómero elástico que es relativamente costoso, por lo tanto es importante asegurar que tenga un máximo de vida útil. Las figuras 1 a 3 muestran un bomba peristáltica 1
de acuerdo con la técnica anterior. Esta bomba comprime un rotor 2 fijo en un eje de mando 3. Fijos en este rotor 2 se encuentran dos conjuntos simétricamente opuestos 4, 5 de dos rodillos 6, 7 rotacionalmente móviles alrededor del eje longitudinal 8. Los dos rodillos 6, 7 de cada conjunto 4, 5 están colocados en cualquier lado del tubo 9 de la bomba 1 y separados por un ancho e sustancialmente igual a o menor que el ancho doble de las paredes 10, 11 del tubo 9, de manera que se asegura la hermeticidad en linea con la compresión del tubo 9. Cuando los conjuntos 4, 5 de rodillos se mueven desde la entrada 12 de la bomba 1 hacia su salida 13, mediante la rotación del rotor, la porción comprimida del tubo 9 se revierte a su forma cilindrica original después del paso de estos conjuntos de rodillos. ? través del movimiento, o rotación, de los conjuntos 4, 5 de rodillos, el producto contenido en el tubo 9 es llevado a la entrada 12 de la bomba 1 y expulsado en la salida 12. La rotación continua del rotor 2 en consecuencia asegura un flujo bombeado del producto llevado a la entrada 12 y después expulsado en la salida 13. El flujo bombeado es naturalmente proporcional a la velocidad de rotación del rotor 2 y a la sección
transversal interna del tubo 9. La rotación del eje de mando 3 del rotor 2 de la bomba 1 es realizada por un motor, que no se muestra. Los rodillos 6, 7 de cada conjunto 4, 5 son cilindricos y los rodillos cilindricos radiales 14 y rodillos cilindricos axiales 15 fijos en el rotor 2 guian al tubo 9 y lo mantienen en una posición centrada en el rotor 2. No obstante, esta bomba 1 presenta un número de inconvenientes . En primer lugar, se observa que los rodillos cilindricos axiales 15 tienden a incorporarse por si mismos lateralmente en 16 en el tubo 9 por debajo de la tensión de este último, debido a que estos rodillos 15 sólo se apoyan contra un punto. Como resultado, estos deforman la forma cilindrica de este tubo 9 y reducen su capacidad de succión . Además, se requiere un marco de retención complicado 17 para evitar que el tubo 9 se rompa hacia fuera. En efecto, se puede observar que, cuando estos conjuntos 4, 5 de rodillos giran, una fuerza de tracción se aplica en la parte del tubo 9 ubicada corriente arriba de estos conjuntos 4, 5, la cual entonces tiende a ser prolongada bajo esta fuerza, ocasionando asi el pandeo de
la parte del tubo 9 ubicada corriente debajo de estos conjuntos 4, 5, la cual entonces debe ser sostenida por este marco externo 17. Además, la compresión del tubo 9 por parte de los rodillos cilindricos 6, 7 produce una velocidad lineal variable Vi, V2, V3 sobre su linea de contacto con la pared del tubo 9, creando asi un deslizamiento entre este último y los rodillos como un resultado causado por el desgaste de la pared externa del tubo y también por el calentamiento de este último que es dañino para la vida del tubo 9. También, cuando los conjuntos 4, 5 de los rodillos cilindricos llegan en frente del tubo 9 para comprimirlo durante la rotación del rotor, el borde afilado 18 ubicado en el extremo de cada rodillo 6, 7 golpea la pared externa del tubo 9 y la daña, y como resultado se reduce también la vida del tubo 9. Adicionalmente , cuando la bomba 1 no es utilizada, esta puede permanecer detenida por una longitud de tiempo variable, desde unas cuantas horas a varios meses. Por lo tanto, el tubo 9 permanece comprimido por al menos uno de los dos conjuntos 4, 5 de rodillos a través de todo el periodo durante el cual la bomba 1 no es utilizada. Esto puede entonces conducir a una deformación permanente del elastómero del tubo 9, reduciendo la capacidad de succión
de este tubo 9 de manera muy sustancial como resultado. Inclusive, se puede tener como resultado una disminución en la capacidad de succión del tubo de manera que la bomba 1 ya no pueda bombear y mover producto alguno. Además, la fuerza para comprimir el tubo 9 por parte de los rodillos 6, 7 separados por un ancho e debe ser la fuerza requerida para asegurar la hermeticidad durante el bombeo del producto a la presión máxima que puede ser utilizada. Debido a esto, el elastómero del tubo 9 siempre está sujeto a una deformación máxima, no necesariamente cuando la presión de bombeo es menor. Por último, durante la rotación del rotor 2, cuando uno de los conjuntos 4, 5 de rodillos deja de tener contacto con el tubo 9 cerca de la salida 13 de la bomba 1, los dos rodillos 6, 7 ya no son impulsados por su fricción sobre el tubo 9 y por lo tanto dejan de girar. También, cuando después de una cierta rotación del rotor 2 estos rodillos 6, 7 llegan a la entrada 12 de la bomba 1, éstos entran en contacto con la pared externa del tubo 9 con una velocidad de rotación 0 y, por lo tanto, comienzan a rotar abruptamente. Esto tiene como resultado un daño a la pared externa del tubo 9 en línea con los dos impactos causados por los dos rodillos 6, 7, reduciendo así la vida de dicho tubo 9.
SUMARIO DE LA INVENCION El objetivo de esta invención por lo tanto es proponer una bomba peristáltica, simple en su diseño y método de operación, permitiendo que se eliminen los inconvenientes de las bombas de acuerdo con el estado de la técnica . Para este fin, la invención se refiere a una bomba peristáltica que comprende al menos un tubo elásticamente aplanable y al menos dos ensambles de dos elementos de opresión colocados opuestos entre si, cada uno de dichos ensambles está destinado a comprimir el tubo en un punto diferente de la bomba. De acuerdo con la invención, los dos elementos de opresión de un solo ensamble están colocados en cualquier lado del tubo, al menos uno de los elementos de opresión de dicho ensamble sencillo es móvil de manera que la distancia que separa a los elementos de opresión de este ensamble sencillo es ajustable, siempre que dicho punto de la bomba sea el lugar en que dicho ensamble de elementos de opresión esté destinado a comprimir dicho tubo, para permitir que los elementos de opresión sean colocados en una posición de descanso, en la cual el tubo no es comprimido por estos elementos de opresión, o en una posición que comprima dicho tubo .
En diferentes modalidades particulares de esta bomba peristáltica, cada una tiene sus ventajas especificas y la capacidad para numerosas combinaciones técnicas posibles: - al menos los elementos de opresión colocados en un mismo primer lado de este tubo son controlados por al menos un accionador que puede mover estos elementos de opresión entre una posición de descanso, donde los elementos de opresión son puestos atrás de los elementos de opresión colocados en el otro lado del tubo sin presionar el tubo, y una posición referida como la posición de compresión del tubo, - este o estos accionadores mueven automáticamente los elementos de opresión hacia la posición de compresión de tubo cuando la bomba peristáltica o bombeo es iniciado, y contrariamente hacia la posición de descanso cuando la bomba peristáltica o bombeo es detenido para liberar dicho tubo . En una versión de diseño particular de la bomba peristáltica, ésta está equipada con un sistema hidráulico i que energiza el motor de accionamiento del rotor. Una desviación de este sistema hidráulico por medio de un distribuidor hidráulico especifico permite que el control del accionador o accionadores sea de uno o más
gatos hidráulicos. Cuando la bomba peristáltica, y por lo tanto el sistema hidráulico, es detenido, el gato o gatos ya no son presurizados y el tubo es liberado. Cuando la bomba peristáltica es iniciada, el sistema hidráulico es presurizado y el distribuidor específico opera el gato o gatos que comprimen el tubo. En una modalidad alterna, el movimiento automático del accionador o accionadores únicamente ocurre cuando la bomba es iniciada, es decir, cuando el operador decide bombear realmente el material a través de la activación de un medio de control que presuriza el sistema hidráulico operando simultáneamente el motor de accionamiento del rotor y el accionador o accionadores, tal como se describió anteriormente . De esta forma, se evita el daño al tubo cuando la bomba no está funcionando. - cuando al menos uno de los elementos de opresión colocados en un mismo lado del tubo es móvil con respecto a otros elementos de opresión colocados en el mismo lado del tubo . Al menos dicho elemento de opresión móvil con respecto a los otros permite, por ejemplo, un movimiento temporal de este elemento de opresión a fin de facilitar el
paso en el tubo de un elemento de material que probablemente de otra manera seria bloqueado por estos elementos de opresión fijos en el lugar, como resultado bloqueando la rotación de la bomba peristáltica. Este movimiento puede ser causado por las paredes del tubo separándose temporalmente en el paso de este elemento de material, el elemento de opresión solo sigue el movimiento de la pared con la cual está en contacto. La fuerza de compresión aplicada por los elementos de opresión en el tubo en la posición de compresión es proporcional a la presión de bombeo para adaptar la fuerza de compresión a fin de preservar la hermeticidad . En otras palabras, la fuerza de · compresión aplicada por los elementos de opresión en el tubo en la posición de compresión es proporcional a la porción del motor del rotor que soporta los elementos de opresión y del eje de mando de este rotor. - El tubo es mantenido en su lugar y centrado en el cuerpo de la bomba a través de ruedas gemelas fijas o móviles, cada una de estas ruedas gemelas comprende una cavidad que puede recibir y guiar dicho tubo. Estas ruedas gemelas tienen una cavidad interior con un diámetro sustancialmente igual al diámetro externo
del tubo. Las ruedas gemelas móviles hacen posible seguir al tubo a medida que éste se desplaza. - Al menos algunos de dichos elementos de opresión son rodillos rotatoriamente móviles montados en forma radial sobre un rotor y el tubo forma sustancialmente una U en la bomba, la bomba comprende un separador con un grosor igual a, o sustancialmente igual a, el grosor del tubo comprimido, este separador es colocado entre los brazos de esta U en la bomba para permitir que dichos rodillos sigan siendo rotados cuando dichos rodillos ya no están en contacto con dicho tubo durante la rotación de este rotor. "El tubo que sustancialmente forma una U" significa que el tubo tiene una forma semicircular o C. El separador es colocado entre estos brazos para formar una superficie de accionamiento sustancialmente continua para los rodillos a fin de mantenerlos rotando. Por lo tanto, esto evita que los rodillos golpeen el tubo con una velocidad de rotación cero y choquen contra el tubo, lo cual podría conducir a su debilitamiento. Los dos ensambles de rodillo de preferencia están montados radialmente opuestos entre sí para transportar la cantidad más grande posible de material que es líquido o que consta de partículas o granos, tal como concreto. - Los elementos de opresión son rodillos móviles
en forma cónica que rotan alrededor de su eje longitudinal,
- Los rodillos comprenden un extremo redondeado. Alternativamente, es posible que los elementos de opresión de un mismo ensamble no sean idénticos. Por lo tanto, meramente para propósitos de ilustración, un elemento de opresión sencillo puede ser móvil para permitir que la distancia que separa a estos elementos de opresión de un mismo ensamble sea ajustada, el otro elemento de opresión es fijo y está formado de una pared fija, de preferencia plana. Esta pared fija se puede formar mediante el armazón del cuerpo de la bomba peristáltica, por ejemplo. Por lo tanto, cuando la bomba peristáltica está en operación, el elemento de opresión móvil, por ejemplo, un rodillo, es movido para comprimir el tubo contra la pared fija para ocasionar la hermeticidad. De manera conveniente, la superficie de esta pared fija destinada a recibir el tubo para que sea comprimido además puede comprender un recubrimiento de adhesivo para evitar cualquier deslizamiento longitudinal de este tubo cuando éste es comprimido. Este recubrimiento de adhesivo puede ser formado, por ejemplo, de una tira de elastómero. - El tubo comprime, en su grosor, al menos una capa de uno o más cables colocados sobre el diámetro de
devanado primario.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS En diferentes modalidades posibles, la invención será descrita con mayor detalle con referencia a las figuras incluidas en un apéndice, en las cuales: La figura 1 es una vista parcial en sección transversal de una bomba peristáltica de acuerdo con la técnica anterior; La figura 2 es una representación esquemática de un conjunto fijo de rodillos para comprimir el tubo de la bomba en la figura 1; La figura 3 es una representación esquemática de rodillos cilindricos que guian el tubo de la bomba en la figura 1; La figura 4 es una representación esquemática de una vista superior parcial de una bomba peristáltica de acuerdo con una modalidad particular de la invención; La figura 5 es una representación esquemática de una vista frontal y en sección transversal parcial de la bomba en la figura 4, los ensambles del elemento de opresión están en posición de compresión para comprimir el tubo; La figura 6 es una representación esquemática de
una vista frontal y en sección transversal parcial de la bomba en la figura 4, los ensambles del elemento de opresión están en la posición de descanso; La figura 7 es una representación esquemática de una vista particular de ruedas gemelas que retienen el tubo de la bomba en la figura 4; La figura 8 es una vista en sección transversal del tubo de la bomba en la figura 4, este tubo está fortalecido por dos capas de varios cables; La figura 9 muestra el tubo en la figura 8 en la posición de compresión; La figura 10 es una vista superior del tubo en la figura 8; La figura 11 es una representación esquemática de una vista frontal y en sección transversal de una bomba peristáltica de acuerdo con otra modalidad de la invención con una pared fija.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Las figuras 4 y 7 son representaciones esquemáticas de una bomba peristáltica de acuerdo con una modalidad particular de la invención. Esta bomba 1 ha sido realizada adaptando una bomba de acuerdo con el estado de la técnica previo, tal como se describió en las figuras 1 a
3 de acuerdo con la invención, los elementos identificados en las figuras 4 a 7 por las mismas referencias como en las figuras 1 a 3, representan los mismos objetos. Los dos conjuntos 4, 5 de rodillos diametralmente opuestos con respecto al eje de rotación del rotor, cada uno comprende dos rodillos 20, 20', 21, 21' que tiene una forma cónica convenientemente en ángulo permitiendo el deslizamiento entre estos rodillos y el tubo que se va a reducir, o incluso eliminar, que mejora la vida de este último . Estos rodillos cónicos 20, 20', 21, 21' tienen, cada uno, un extremo redondeado 22, 23 de forma que entran en contacto gradualmente cuando llegan rotando a la parte del tubo colocada cerca de la entrada 12, evitando asi el 'desgaste superficial de la pared externa del tubo 9. El rotor 2 comprende, en primer lugar, una brida fija 24 impulsada por el eje de mando 3, este mismo rotado por un motor, que no se muestra. Este rotor comprende, en segundo lugar, una brida 25 que probablemente girará alrededor de un eje 26, éste mismo vinculado a un anillo deslizante 27 en el eje de mando 3 e impulsado rotacionalmente a través del desplazamiento deslizable por dicho eje 3. Este anillo 27 comprende una cámara 28 para
recibir un fluido hidráulico y, con el pistón 29 vinculado al eje 3, forma un gato accionador. En descanso, este gato accionador está hecho para moverse hacia abajo mediante el resorte 30 presionando sobre el pistón 29 mismo vinculado al eje 3, y en consecuencia la brida 25 vinculada al anillo 27 entonces se mueve hacia abajo y el tubo 9 no es comprimido. Si un fluido presurizado es introducido en la cámara 28 a través de la abertura 31, este mismo alimentado por una junta revolvente 32, el anillo deslizante 27 y, como resultado, la brida 25 son movidos en la dirección opuesta, es decir, hacia arriba, por el gato accionador. En consecuencia, si el fluido es presurizado, la brida móvil 25 es movida y los dos rodillos 21, 21' vinculados a esta brida comprimen el tubo 9 contra los rodillos 20, 20' montados en la brida fija 24. El tubo entonces es comprimido y se asegura la hermeticidad de dicho tubo. La fuerza de compresión del tubo 9 será proporcional a la presión del fluido que entra a la cámara 28. Esta presión del fluido puede ser proporcional a la presión de bombeo del producto y, por lo tanto, asegura la hermeticidad requerida correspondiente a la presión de
bombeo. El elastómero del tubo 9 únicamente será utilizado tanto como sea necesario, mejorando asi su duración. La energización del eje 3, y por lo tanto de las dos bridas 24, 25, es ejecutada por una transmisión hidráulica. La torsión del motor rotacional del eje 3 es proporcional a la presión de bombeo del producto. La presión del sistema hidráulico de energización será proporcional a la torsión del motor, por lo tanto, a la presión de bombeo del producto. Por lo tanto, si el gato accionador es energizado por esta presión hidráulica, éste ejercerá una fuerza de compresión en el tubo 9 proporcional a la presión de bombeo . Debido a que la brida 25 está libre para girar en su eje 26, y deslizarse sobre el eje 3, cualquiera de los rodillos 21, 21' puede ser subido independientemente de si debiera encontrar un agregado bloqueado en el tubo 9, evitando asi el daño o perforación del tubo 9. Se observa que, si cuando el motor de la bomba peristáltica es iniciada o comienza el bombeo, el fluido presurizado es enviado a la cámara 28, los dos rodillos 21, 21' comprimen el tubo 9 y, por lo tanto, aseguran la hermeticidad requerida para el bombeo del producto. Por el contrario, cuando el motor de la bomba
peristáltica es detenido o cesa el bombeo, no más fluido presurizado es enviado a la cámara 28, el resorte 30 moverá la brida móvil 25 en la dirección opuesta y los dos rodillos correspondientes 21, 21' liberarán el tubo 9, el cual entonces no será comprimido mientras la bomba 1 está detenida, evitando asi la deformación permanente del elastómero del tubo 9. De esta forma, la duración y capacidad de succión de este tubo se mejorarán significativamente . Si la bomba 1 está acomodada en una posición sustancialmente vertical, tal como se muestra en la figura 6, pareciera que el resorte de retorno 30 puede ser eliminado. En efecto, la brida móvil 25 puede descender como resultado de la gravedad cuando el fluido presurizado ya no es inyectado. En las figuras 4 y 6 y en la vista en sección transversal de la figura 7, se observa que la parte no comprimida del tubo 9 ubicado entre los dos conjuntos 4, 5 de rodillos es mantenida y centrada por ruedas gemelas 33 que giran alrededor de su eje 34, y están colocadas sobre la brida fija 24. Estas ruedas gemelas 33 también se pueden mover axialmente ' a lo largo de su eje 34 para seguir los movimientos axiales del tubo 9, cuando los conjuntos 4 y 5 de rodillos están colocados en su posición de descanso o
posición de compresión. El diámetro interno de estas ruedas gemelas 33 es sustancialmente igual al diámetro externo del tubo 9 para ayudarle, además de su propia elasticidad, a volver a obtener su forma cilindrica y entonces disparar su potencia de succión . En este contexto, las ruedas gemelas 33 reemplazan convenientemente los rodillos axiales 15 y rodillos radiales 14 de una bomba de acuerdo con el estado de la técnica (figura 1) . Un separador 35 está fijo entre la entrada 12 y la salida 13 del tubo 9, en el plano del eje de dicho tubo. Este tiene un grosor sustancialmente igual al grosor del tubo comprimido 9 para poder mantener los rodillos girando sin que se tenga que mover la brida móvil 25. Por lo tanto, cuando uno de los dos conjuntos 4, 5 de rodillos sale del tubo 9 en la salida 13, los rodillos 20, 20', 21, 21' continúan presionando su separador 35 y, por lo tanto, continúan rotando. También, cuando dichos rodillos entran en contacto, en la entrada 12 del tubo 9, éstos ya están rotando y no alteran la pared externa de dicho tubo. Otro ejemplo de realización de acuerdo con la invención, pero que no se muestra, se puede formar de dos
ensambles simétricamente opuestos de dos conjuntos de bridas móviles 25, cada una equipada con una cámara 28 y un pistón 29 formando un gato accionador. Otro ejemplo de realización de la invención, que no se muestra, se puede realizar con más de dos conjuntos 4, 5 de rodillos. Otros ejemplos de realización de acuerdo con la invención, que no se muestran, pueden ser realizados utilizando medios eléctricos neumáticos o hidráulicos que pueden ejercer una fuerza de compresión y retiro, reemplazando la cámara 28 y el pistón 29 formando un gato accionador . De manera conveniente, el tubo 9 será reforzado por una capa 40 hecha de uno o más cables 41, 42, 43 acomodados sobre el diámetro de devanado primario de dicho tubo. Esta capa 40 puede ser soportada, de manera conveniente, por una segunda capa 41, ésta hecha de uno o más cables 41', 42', 43' y simétricamente opuestos a dicha primera capa. Esta capa longitudinal hace posible retener una longitud constante para el tubo 9, sin considerar la fuerza de tracción ejercida por los conjuntos 4, 5 de rodillos, y por lo tanto mantener el tubo centrado en los conjuntos de rodillos, lo cual permite que se elimine el complicado
alojamiento 17 utilizado en bombas de acuerdo con el estado de la técnica. La figura 11 es una representación esquemática de una bomba peristáltica de acuerdo con otra modalidad de la invención. Los elementos en la figura 11 que portan las mismas referencias que los elementos en la figura 6 representan los mismos objetos, los cuales, en consecuencia, no se describirán nuevamente. La bomba peristáltica de la figura 11 difiere de aquélla en la figura 6 en que los elementos de opresión 21, 21', 50 de un mismo ensamble no son idénticos. El elemento de opresión 21, 21' ubicado debajo del tubo 9 en cada ensamble es un rodillo móvil, mientras que los elementos de opresión colocados encima de este tubo 9 están hechos de una pared plana fija sencilla 50. La pared fija 50 además comprende un recubrimiento de adhesivo 51 destinado a recibir el tubo 9 para evitar cualquier deslizamiento longitudinal de este último cuando el tubo es comprimido por los ensambles del elemento de opresión 21, 21', 50. El eje de mando 3 cruza la pared fija 50 y es giratoriamente móvil con respecto a ésta. Un tope 52 absorbe las fuerzas de compresión del tubo 9. Esta bomba peristáltica además comprende un
separador (que no se muestra) con un grosor igual a, o sustancialmente igual a, el grosor del tubo comprimido 9, este separador es colocado entre los brazos de dicha U en la bomba peristáltica para permitir a los rodillos 21, 21' colocados debajo del tubo 9 seguir siendo rotados cuando estos rodillos 21, 21' ya no están en contacto con dicho tubo 9 durante la rotación del rotor 2.