PT1108142E - Melhoramento em bomba vibratória - Google Patents

Description

ΡΕ1108142 -1 -

DESCRIÇÃO "MELHORAMENTO EM ΒΟΜΒΑ VIBRATÓRIA" O presente relatório descritivo refere-se a uma patente percursora para bombas vibratórias, dizendo respeito ao domínio dos equipamentos hidráulicos, tendo esta bomba sido melhorada para ser melhor adaptada a poços tubulares.

Uma bomba vibratória já conhecida é essencialmente constituída por: uma estrutura; um solenoide alojado na parte mais baixa da estrutura; e um elemento de transmissão móvel, colocado na direcção axial relativamente à estrutura, capaz de oscilar axialmente, estando uma das suas extremidades submetida à acção do solenoide, sendo o seu troço intermédio montado por intermédio de um apoio flexível aplicado na estrutura, e em que a sua extremidade superior comanda as peças de um dispositivo de bombagem. Este dispositivo de bombagem é constituído por uma membrana com uma região central montada no elemento de transmissão, e que está perifericamente montada entre as peças da estrutura, definindo dessa maneira uma câmara auxiliar de bombagem; para além de outros componentes, este dispositivo de bombagem é ainda constituído por: saídas de bombagem que derivam da mencionada câmara auxiliar de bombagem; ventosas montadas na extremidade do elemento de transmissão, submetidas à acção do mesmo, e que trabalham numa sede que -2- ΡΕ1108142 estabelece a comunicação entre essa câmara auxiliar de bombagem e uma câmara de admissão superior; e sistemas para abertura e encerramento de válvulas da câmara de admissão e submetidos à movimentação das ventosas.

Este tipo de bomba, na sua construção habitual, está destinado a ser usado em furos normalizados. Um inconveniente que se verifica neste modelo normalizado de bomba diz respeito ao aquecimento do solenoide da bomba até niveis indesejáveis. Com o intuito de resolver tal inconveniente, têm sido apresentadas diversas propostas, as quais, no entanto, ainda não alcançaram todo o êxito pretendido. O documento Dl (WO 92/06299A) divulga um conjunto de bombagem conforme definido no preâmbulo da reivindicação 1.

Nestas circunstâncias, o propósito de melhoria na bomba vibratória, que constitui o objectivo da presente patente percursora, consiste em proporcionar uma bomba que possa ser adaptada a poços tubulares.

Outro objectivo da presente melhoria consiste em equipar a bomba com adequados meios de arrefecimento para o solenoide da bobina.

Isto é conseguido com um conjunto de bombagem conforme definido na reivindicação 1. -3- ΡΕ1108142

Nas subsequentes reivindicações são definidas configurações e melhoramentos preferenciais.

Outro objectivo da presente melhoria consiste em equipar a bomba com meios tais que tornem possível a sua utilização de variadas maneiras, de modo a satisfazer diferentes exigências.

Tendo em vista os anteriormente mencionados problemas, e com o intuito de ultrapassar os mesmos e visando cumprir os objectivos listados, foi desenvolvida uma melhoria na bomba vibratória, que constitui o objectivo da presente patente percursora, cuja construção, funcionamento e vantagens serão descritas em seguida, tomando como base os desenhos anexos, para os quais: a Figura 1 mostra a bomba em vista lateral e em secção de corte; a Figura 2 mostra um acessório da bomba, destinado a adaptar a mesma para ser usada como uma bomba de sucção; a Figura 3 mostra um detalhe da bomba após lhe ter sido aplicado o acessório da Figura antecedente; a Figura 4 mostra um acessório de acoplamento na entrada, para montagem de duas bombas em série; a Figura 5 mostra um detalhe da bomba após lhe ter sido aplicado o acessório da Figura antecedente; e a Figura 6 mostra a bomba numa versão em que a estrutura é feita em plástico. -4- ΡΕ1108142

Em conformidade com as ilustrações estabelecidas nas Figuras anteriormente listadas, a bomba vibratória, que constitui o objectivo da presente patente percursora, é destinada à bombagem de água e é essencialmente constituída por: uma armação estrutural 1; um solenoide de comando 10 alojado na estrutura; um conjunto de transmissão móvel, consistindo num elemento 20, colocado na direcção axial relativamente à estrutura, capaz de oscilar axialmente, estando montada numa extremidade do mesmo uma base 21 submetida à acção do solenoide de comando 10, sendo o troço intermédio daquele elemento 20 montado por intermédio de um bloco de apoio flexível 22, e em que a extremidade oposta daquele elemento comanda as peças do conjunto de bombagem 30 composto por, entre outros componentes: uma cobertura oscilante 31 - com uma base mais pequena montada no elemento 20 e uma base maior onde se aloja o bloco de apoio 22 - montado entre as peças fixas da armação estrutural 1; uma câmara auxiliar de bombagem 32 definida por aquela cobertura oscilante 31 e pelas peças da armação estrutural 1; saídas de bombagem 33 que derivam da mencionada câmara auxiliar de bombagem 32; ventosas 34 montadas na extremidade oposta do elemento de transmissão 20; uma sede 35, na qual as ventosas 34 trabalham e que estabelece a comunicação entre a mencionada câmara auxiliar de bombagem 32 e uma câmara de admissão 36; e um sistema de válvulas do tipo palheta 37 para abertura e encerramento das entradas 38 da câmara de admissão 36, que estão submetidas à pressão, pela parte de dentro da mesma, provocada pelo movimento das ventosas 34. -5- ΡΕ1108142

Essencialmente, a presente melhoria consiste em proporcionar à bomba um diâmetro menor do que o diâmetro normalmente observado, adequado para alojar a mesma dentro do poço tubular, tendo sido, com esse propósito, radialmente reduzidos e compensados a estrutura 1 e todos os seus mecanismos, de maneira a ficarem adaptados ao poço tubular, mas mantendo a saida da bomba dentro dos padrões normalizados.

Outra melhoria consiste em equipar a bomba com o dispositivo de arrefecimento do conjunto do solenoide de comando 10, que consiste em inverter o posicionamento do mecanismo de maneira que o mencionado solenoide 10 fique localizado na região superior da bomba e alojado dentro da taça tubular invertida 40; por sua vez, o elemento de transmissão 20 que está submetido à acção do solenoide, o conjunto de bombagem 30 que está submetido à acção do elemento de transmissão 20 e as entradas de água 38 ficam colocados na zona mais baixa da bomba; a mencionada taça tubular invertida 40 define uma passagem anelar 41 em ligação com a parede da estrutura 1, cuja extremidade superior comunica com a saida superior de bombagem 2 da estrutura 1, e a extremidade inferior dessa passagem 41 comunica com as saidas de bombagem 33 que estabelecem ligação com a câmara auxiliar de bombagem 32 do conjunto de bombagem 30. Esta passagem 41, a água que circula na mesma, e as paredes da taça 40 - que envolvem o solenoide de comando 10 - constituem meios permutadores de calor, que proporcionam arrefecimento ao solenoide de comando 10. De -6- ΡΕ1108142 maneira a ser possível incorporar a melhoria aqui seguidamente mencionada, a construção da bomba foi completamente reformulada, como será adiante descrito em maior detalhe.

Nestas circunstâncias, a estrutura 1 é essencialmente composta por: uma estrutura cilíndrica externa 1 com um diâmetro exterior seleccionado de maneira a ser recebido no interior do poço tubular e dispondo de uma extremidade superior cónica, que termina na saída de bombagem 2, e de uma extremidade inferior que tem montado um injector 4 pertencente ao grupo de acessórios da bomba. Na parte interna da estrutura cilíndrica externa 1, e ao manter um espaço em comunicação com a mesma que consiste na passagem 41, localiza-se a taça invertida 40 alojando o solenoide 10 - que é cilíndrico e está aumentado - que apresenta um troço superior mais estreito no qual está montada a extremidade do núcleo do solenoide 10, e um troço inferior mais largo que se estende ao longo da maior parte da altura da taça, na qual se aloja o sector do núcleo e a bobina nele enrolada que constituem o solenoide 10; abaixo destes encontra-se colocada a base 21 do elemento de transmissão 20 submetido à acção do solenoide, e por baixo da mencionada base 21, e envolvendo o elemento de transmissão 20, apresenta-se o conjunto de bombagem 30, o qual, para além da sua função bombagem, proporciona o isolamento entre as partes molhadas e as partes secas da bomba. -Ί ΡΕ1108142 Ο conjunto de bombagem 30 fica alojado num conjunto de paredes cilíndricas 40', montadas em continuidade com a extremidade superior de taça 40, que definem um par de batentes traseiros superiores entre os quais fica apertado um rebordo periférico voltado pertencente à base superior da cobertura 31 e a anilha de vedação de um conjunto de vedação 39, e onde está ainda previsto um "O-ring" superior inserido entre a base da cobertura 31 e o conjunto de paredes 40'; na região intermédia deste conjunto de paredes 40' ficam localizadas as saídas de bombagem 33 radialmente colocadas e, na sua extremidade superior, o mencionado conjunto de paredes 40' tem montado um primeiro sistema de fecho - essencialmente sob a forma de uma taça 40'' - em cuja extremidade superior está prevista uma montagem em flange ligeiramente cónica com extremidade superior côncava, a qual define a sede 35, que é onde trabalham as ventosas 34; dando continuidade a esta flange existe um troço cilíndrico, que define a câmara de admissão 36, em cujo fundo ficam localizadas as entradas de água 38 e fica montada a válvula de palheta 37 que controla estas entradas; por baixo do mencionado primeiro sistema de fecho 40'' sob o formato de taça externa, está previsto um segundo sistema de fecho 40''' - também sob o formato de taça externa - dispondo de um rebordo voltado na montagem superior colocada debaixo da flange do primeiro sistema de fecho 40'', e cujo fundo se prolonga para o lado de fora do injector 4 pertencente ao grupo de acessórios, dá apoio ao primeiro sistema de fecho 40'', e tem previstos orifícios para a entrada de água 38', alinhados com os -8- ΡΕ1108142 orifícios 38 da câmara de admissão 36; os mencionados primeiro sistema de fecho 40'' e segundo sistema de fecho 40' '' são montados de maneira a que eles possam vir a ser desmontados por intermédio de um dispositivo que consiste em meios de aperto radial 5. O núcleo 11 do solenoide 10 é cilíndrico e dispõe de uma fenda diametral inferior definindo um troço cindido em dois que se desenvolve ao longo de quase toda a altura do núcleo, no sítio onde a bobina 12 é enrolada com fio esmaltado; a base do núcleo, ao ficar aplicada no troço superior mais estreito da taça 40, não utiliza a fenda e está equipado com um furo axial aberto em ambas as extremidades, dentro do qual fica localizado o cabo para alimentação eléctrica 13 da bobina, o qual se prolonga para o lado de fora do fundo da taça 40 e da parede cónica superior da estrutura externa 1, mas de modo a não passar para além da projecção do perímetro da estrutura externa 1 e tornar assim fácil a instalação da bomba no poço tubular. A base 21 do elemento de transmissão 20, que está submetido à acção do solenoide 10, é igualmente cilíndrica e constituída por um agregado de materiais submetidos a atracção magnética, e é apertada no elemento 20 por intermédio de cavilhas, soldadura e alumínio. A bomba, construída da forma que foi anterior-mente descrita, dispõe de três possibilidades diferentes para ser utilizada. Numa das possibilidades (Figura 1), a bomba é usada sem os acessórios auxiliares, montada a meio -9- ΡΕ1108142 do poço tubular, e a recolha de água é feita directamente pelas aberturas de entrada 38, 38'.

Segundo uma outra possibilidade, a bomba recebe uma base 50 (Figuras 3 e 4) no seu injector 4 pertencente aos acessórios da bomba, passando a bomba a ser usada como uma bomba de sucção apoiada nesta base. A base 50 consiste num corpo tubular constituído por um troço superior cilindrico 51, para acoplamento no injector 4 da bomba, e por um troço inferior tubular tronco-cónico 52, que se vai estendendo e alargando a partir daquele, para se apoiar no fundo do poço e dispondo de entradas de água 53 em alinhamento, colocadas junto da extremidade superior do mencionado troço tubular tronco-cónico 52.

Numa outra possibilidade de utilização, a bomba recebe um acoplamento 60 para o injector 4 (Figuras 4 e 5), destinado a ligar a entrada da bomba à saída de uma segunda bomba, de maneira a juntar em série várias bombas verticalmente dispostas para atingir as maiores profundidades possíveis, ou horizontalmente dispostas para pressurização das linhas de bombagem. O acoplamento 60 consiste num corpo tubular constituído por uma extremidade cilíndrica 61, para acoplamento no injector 4 da bomba, um troço intermédio cónico 62 e um troço cilindrico terminal com menor diâmetro 63, onde é recebido e apertado o bocal de ligação 64 a uma saída de bombagem. Nesta possibilidade de utilização, pelo menos as bombas que se sucedem à última bomba de montante recebem cintas externas feitas num -10- ΡΕ1108142 material do tipo borracha 70, destinadas a conduzir o cabo eléctrico principal de alimentação 13', a partir do qual irão derivar os cabos 13 que alimentam às bombas.

Nestas circunstâncias, a bomba que constitui o objecto da presente patente percursora, pode ser adequadamente aplicada em poços tubulares, tendo em atenção que irá ter um dimensionamento apropriado para tal finalidade, sem contudo apresentar uma redução no respectivo rendimento. O dispositivo de arrefecimento desta bomba, tal como foi atrás concebido e descrito, resolve de forma correcta o problema de aquecimento do solenoide, o que melhora simultaneamente a produção de bomba e a sua vida útil.

Além disso, a possibilidade de ligar a bomba a diferentes acessórios irá tornar viável uma grande flexibilidade para a sua utilização, preenchendo de uma maneira mais completa as exigências do mercado consumidor.

Dentro da concepção básica atrás descrita, está compreendida a possibilidade da bomba - que constitui o objecto da presente patente percursora - apresentar alterações relativamente a materiais, dimensões e pormenores construtivos, sem nos afastarmos do âmbito da protecção requerida nas reivindicações. Nestas circunstâncias, a bomba poderá apresentar a sua estrutura -11 - ΡΕ1108142 feita em aço inoxidável ou em aluminio (Figuras 1 a 5) ou em plástico apropriado para projectos de engenharia (Figura 6), soluções estas em que são essencialmente preservadas as mesmas características, se bem que incorporando somente algumas diferenças construtivas, as quais estão contudo relacionadas com as possibilidades de combinação resultantes dos materiais utilizados na sua construção. Consequentemente, a bomba com estrutura plástica tem essencialmente o mesmo tipo de construção daquela que é feita em aço ou em aluminio, à excepção do facto de estar previsto um segundo sistema de fecho inferior 40''', o qual corresponde ao segundo sistema de fecho 40'' da outra versão, consistindo numa taça que é acoplada ao injector 4, cujo fundo tem um formato em grelha e dá apoio à válvula 37' para admissão à câmara 36', e está preparado para receber acessórios para ligação à entrada de uma segunda bomba. A bomba, que constitui o objecto da presente patente percursora, destina-se a ser usada no domínio das instalações hidráulicas, particularmente naquelas que são destinadas á bombagem de água, preferencialmente bombagem de água a partir de poços tubulares, sendo ainda utilizada na pressurização de linhas de bombagem.

Lisboa, 19 de Novembro de 2007

Claims (10)

1. ΡΕ1108142 -1 - REIVINDICAÇÕES 1. Conjunto de bomba vibratória, constituído por: - uma estrutura (1); - um solenoide (10) alojado nesta estrutura; - um conjunto de transmissão móvel, constituído por: um elemento (20) apresentando uma base (21) que trabalha em cooperação com o dito solenoide; um troço intermédio montado por intermédio de um bloco de apoio flexível (22); e um peça oposta trabalhando em cooperação com um conjunto de bombagem (30); este conjunto de bombagem é composto por uma cobertura oscilante (31), cuja base menor fica montada naquele elemento (20) e cuja base maior aloja o mencionado bloco flexível (22); - uma câmara auxiliar de bombagem (32) definida por aquela cobertura (31) e pelas peças da mencionada estrutura (1); - saídas de bombagem que derivam desta câmara auxiliar (32); - ventosas (34) montadas na dita peça oposta do elemento (20) mencionado; uma sede (35), na qual trabalham aquelas ventosas (34), que estabelece comunicação entre a mencionada câmara (32) e uma câmara de admissão (36), este solenoide fica colocado na região superior deste conjunto de bomba e fica alojado numa taça invertida -2- ΡΕ1108142 (40), que define uma passagem (41) com a dita estrutura (1), cuja extremidade superior comunica com uma saida superior de bombagem (2) da dita estrutura (1), e cuja extremidade inferior comunica com saídas (33) estabelecendo comunicação com a mencionada câmara auxiliar (32); as referidas passagem (41), taça (40) e a água que por elas circula constituem meios de permutação de calor para arrefecimento do mencionado solenoide; caracterizado por o dito conjunto de transmissão móvel (20) ficar colocado na região inferior, debaixo do mencionado solenoide (10) e da mencionada estrutura (1), dispondo, na sua extremidade inferior, de um injector (4) que é construído de maneira a que as entradas (38) - para abertura e encerramento da dita câmara de admissão (36) -fiquem expostas de modo a permitir a recolha da água, e de maneira a poder ser ligado um adaptador (60) ao injector referido, para ligar as entradas (38) à saída de uma outra bomba, proporcionando uma montagem de bombas em série, ou de maneira a poder ser ligada uma base (50) a esse injector, apresentando tal base (50) um troço inferior alargado (52) para que a bomba possa ser usada como uma bomba de sucção.
2. 2. Conjunto consoante definido na reivindicação 1, caracterizado por a mencionada taça (40) assumir o formato tubular. -3- ΡΕ1108142
3. 3. Conjunto consoante definido numa das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a estrutura (1) assumir o formato tubular.
4. 4. Conjunto consoante definido numa das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a mencionada passagem (41) assumir o formato anelar.
5. 5. Conjunto de bomba vibratória consoante definido numa das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de o conjunto bombagem (30) ficar alojado conjunto de paredes cilíndricas (40'), montadas continuidade com a extremidade inferior da taça (40), que definem um par de batentes traseiros superiores, entre os quais fica apertado um rebordo periférico voltado pertencente à base superior da cobertura (31) e a anilha de vedação de um conjunto de vedação (39), e onde está ainda previsto um "O-ring" superior inserido entre a base da cobertura (31) e o conjunto de paredes (40'); na região intermédia deste conjunto de paredes (40'), ficam localizadas as saldas de bombagem (33) radialmente dispostas e, na sua extremidade superior, o mencionado conjunto de paredes (40') tem montado um primeiro sistema de fecho - essencialmente sob a forma de uma taça (40'') -em cuja extremidade superior está prevista uma montagem em flange ligeiramente cónica com extremidade superior côncava, a qual define a sede (35), que é onde trabalham as ventosas (34); dando continuidade a esta flange existe um troço cilíndrico, que define a câmara de admissão (36), em -4- ΡΕ1108142 cujo fundo ficam localizadas as entradas de água (38) e fica montada a válvula de palheta (37) que controla estas entradas; por baixo do mencionado primeiro sistema de fecho, sob o formato de taça externa (40''), está previsto um segundo sistema de fecho (40''') - também sob o formato de taça externa - dispondo de um rebordo voltado na montagem superior colocada debaixo da flange do primeiro sistema de fecho (40''), e cujo fundo se prolonga para o lado de fora do injector (4) pertencente ao grupo de acessórios, dá apoio ao primeiro sistema de fecho (40'') e tem previstos orificios para a entrada de água (38'), alinhados com os orificios (38) da câmara de admissão (36); os mencionados primeiro sistema de fecho (40'') e segundo sistema de fecho (40''') são montados de maneira a que eles possam vir a ser desmontados por intermédio de um dispositivo que consiste em meios de aperto radial (5).
6. 6. Conjunto de bomba vibratória consoante definido na reivindicação 5, caracterizado pelo facto de o núcleo (11) do solenoide (10) ser cilíndrico e dispor de uma fenda diametral inferior definindo um troço cindido em dois que se desenvolve ao longo de quase toda a altura do núcleo, no sitio onde a bobina (12) é enrolada com fio esmaltado; a base do núcleo, ao ficar aplicada no troço superior mais estreito da taça (40), não utiliza a fenda e está equipada com um furo axial aberto em ambas as extremidades, dentro do qual fica localizado o cabo para alimentação eléctrica (13) da bobina, o qual se prolonga para o lado de fora do fundo da taça (40) e da parede -5- ΡΕ1108142 cónica superior da estrutura externa (1), mas de modo a não passar para além da projecção do perímetro da estrutura externa (1) e tornar assim fácil a instalação da bomba no poço tubular; a base (21) do elemento de transmissão (20), que está submetido à acção do solenoide (10), é igualmente cilíndrica e constituída por um agregado de materiais submetidos a atracção magnética, e é apertada no elemento (20) por intermédio de cavilhas, soldadura e alumínio.
7. 7. Conjunto de bomba vibratória consoante definido numa das reivindicações 1 a 6, em que existe um acoplamento (60) ligado ao mencionado injector (4) para ligação das entradas (38) à saída de uma outra bomba.
8. 8. Conjunto de bomba vibratória consoante definido numa das reivindicações 1 a 6, em que existe uma base (50), com um troço inferior alargado (52), que é ligada ao mencionado injector (4) para que a bomba seja usada como uma bomba de sucção.
9. 9. Conjunto de bomba vibratória consoante definido na reivindicação 8, caracterizado pelo facto de a base (50) consistir num corpo tubular constituído por um troço superior cilíndrico (51), para acoplamento no injector (4) da bomba, e por um troço inferior tubular tronco-cónico (52), que se vai estendendo e alargando a partir daquele, para se apoiar no fundo do poço e dispondo de entradas de água (53) em alinhamento, colocadas junto da -6- ΡΕ1108142 extremidade superior do mencionado troço tubular tronco-cónico (52) .
10. 10. Conjunto de bomba vibratória consoante definido na reivindicação 7, caracterizado pelo facto de o acoplamento (60) consistir num corpo tubular constituído por uma extremidade cilíndrica (61), para acoplamento no injector (4) da bomba, um troço intermédio cónico (62) e um troço cilíndrico terminal com menor diâmetro (63), onde é recebido e apertado o bocal de ligação (64) a uma saída de bombagem; o acoplamento (60) mencionado é conjuntamente utilizado com cintas externas feitas num material do tipo borracha (70), destinadas a conduzir o cabo eléctrico principal de alimentação (13'), a partir do qual irão derivar os cabos (13) que alimentam às bombas. Lisboa, 19 de Novembro de 2007