PT1611355E - Bomba de diafragma - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "ΒΟΜΒΑ DE DIAFRAGMA" A presente invenção consiste numa bomba de diafragma com base na DE-A 102 16 146, ou seja, uma bomba de diafragma com pelo menos dois canais para o abastecimento e a descarga de fluidos, mas com volumes deslocados variáveis, graças a um dispositivo de doseamento, sob a forma de uma cabeça doseadora, e à utilização desta bomba de diafragma como uma válvula de distribuição controlável ou como uma válvula de distribuição de várias vias ou vários componentes.

Existe uma bomba de diafragma, segundo a US-A 3.741.687, gue dispõe apenas de dois canais: um canal de entrada e um canal de saida. A DE-A 102 16 146 descreve uma bomba de diafragma com o corpo dividido em várias partes e com dois canais, que são constituídos por pelo menos três placas rígidas e pelo menos dois diafragmas elásticos posicionados entre as placas. As placas, em particular, formam uma câmara de bombagem e pelo menos duas câmaras de corte, cada uma com uma abertura de entrada e uma abertura de saída para o material a transportar, e as câmaras de bombagem e as câmaras de corte, juntamente com um canal de entrada, os canais de ligação e um canal de saída, formam um canal de passagem, em que a câmara de bombagem e as câmaras de corte estão divididas, pelos diafragmas, num espaço para o produto e num espaço de controlo e os espaços de controlo têm linhas de controlo que estão ligadas a uma unidade de controlo.

Ao utilizar a bomba de diafragma, segundo a DE-A 102 16 146, demonstrou-se que esta nem sempre satisfaz os exigentes requisitos de precisão, sobretudo se as substâncias tiverem densidades diferentes e se for 2 necessário dosear com precisão diferentes débitos volúmicos, considerando um único curso de transporte, ou utilizar a bomba de diafragma como válvula de várias vias.

Portanto, o que se pretende é desenvolver uma bomba de diafragma segundo a DE-102 16 146 aperfeiçoada que, muito miniaturizada, transporte pequenos volumes por unidade de tempo e ofereça uma elevada precisão de doseamento num curto espaço de tempo. A bomba deve ter um bom comportamento de sucção e transportar o material contra uma pressão mais elevada, de modo a que, mesmo em condições de não inundação da cabeça da bomba, seja possível o transporte do material contra a corrente, assim como o funcionamento com curso parcial, mas também, a qualquer momento, a colheita de uma amostra do material transportado. A tarefa tornou-se ainda maior pelo facto de se pretender o doseamento em série de fluidos diferentes e uma melhoria da limpeza, assim como uma optimização do comportamento de transporte em termos de pulsações. A solução do problema e objecto da presente invenção é uma cabeça de bomba modular, de construção lamelar, com accionamento electropneumático, como bomba de diafragma (conforme a Fig. 1 e a F. 2), dividida em várias partes, a saber: pelo menos três placas rígidas (lamelas) (201, 203, 205) e pelo menos dois diafragmas elásticos, posicionados entre estes diafragmas (204, 202), sendo que as placas (201, 203, 205) formam pelo menos uma câmara de bombagem (211) e pelo menos duas câmaras de corte (210, 212) , principalmente com a geometria de uma segmento esférico, uma zona esférica, um cilindro ou um tronco de cone, cada um com uma abertura de entrada (240) e uma abertura de saída (241) para o material transportado, e a câmara de bombagem (211) e as câmaras de corte (210, 212), juntamente com um canal de entrada (207), os canais de ligação ((208) e (209)) e um canal de saída (206) formam um canal de passagem, em que a câmara de bombagem (211) e as câmaras de 3 corte (210, 212) estão cada uma delas divididas através dos diafragmas (204, 202), num espaço para o produto (230, 231, 232) e num espaço de controlo (220, 221, 222) e os espaços de controlo (220, 221, 222) estão dotados de linhas de controlo (119, 120, 121), que estão ligadas a uma unidade de controlo (100, 115), caracterizada pelo facto de a placa externa (205) estar preparada para receber o disco móvel, o que aumenta o espaço de controlo da câmara de bombagem e permite a inserção de um disco de movimento axial (1001), de modo a que a haste lateral do disco móvel (1002) se estenda para além da cabeça doseadora e possa ser ajustada fora da bomba (1003) e, desse modo, o disco que se encontra no espaço de controlo (1001) seja deslocado axialmente, reduzindo ou aumentando o curso possível do diafragma, para que o volume de fluido doseado por curso de transporte seja variável e a bomba funcione com um curso parcial, sem que o volume do espaço morto se altere no espaço do produto, e a área do disco móvel seja um pouco menor do que a área do diafragma de transporte activo e a distância centro a centro, entre a entrada adjacente e a saída de cada câmara de bombagem e a câmara de corte, atinja duas a dez vezes o maior diâmetro hidráulico da respectiva abertura de entrada (240) ou de saída (241).

Numa modalidade de execução preferencial da invenção, a bomba de diafragma apresenta uma unidade de controlo electropneumática descentralizada (100, 115), com gerador de vácuo para accionamento da cabeça da bomba e a distância média da entrada adjacente e da saída de cada câmara de bombagem e câmara de corte atinge duas a dez vezes o maior diâmetro hidráulico da respectiva abertura de entrada (240) ou abertura de saída (241) . A bomba de diafragma objecto da invenção é preferencialmente concebida de modo a que a câmara de bombagem (211) e as câmaras de corte (210, 212) fiquem perifericamente seladas pelos diafragmas (204, 202) . 4 A configuração da placa externa (205) permite que o disco móvel, assim como a haste, sejam de preferência ajustáveis conjuntamente no exterior. Isso exige que a placa externa seja geralmente mais espessa ou mais resistente do que as placas (201) ou (203) . O diafragma elástico, fixado entre as placas, é carregado pneumaticamente por accionamento (unidade de controlo) e novamente descarregado, de modo a que, quando está fechada, a área activa do diafragma é deformada pela pressão de controlo até à parede limitadora da câmara de bombagem ou de corte, do lado do produto, e, quando está aberta ou descarregada, é deformada pela elasticidade própria do material do diafragma e do vácuo, até à parede delimitadora do espaço de controlo. A maior força motriz aplicada é assim rectificada com a maior deformação do diafragma. A força aplicada para os movimentos de transporte ou de fecho dos diafragmas é superior à força que é aplicada para a recuperação dos diafragmas.

Devido às geometrias preferenciais ou ao efeito da força, a carga do diafragma e a deformação do diafragma são simétricas, o que aumenta a precisão do doseamento e a vida útil do diafragma. A bomba de diafragma, objecto da invenção, que é composta pela cabeça da bomba objecto da invenção e a unidade de controlo descentralizada, permite o transporte de pequenos volumes por unidade de tempo, possui uma elevada precisão de doseamento num curto espaço de tempo, com base no curso de doseamento individual, apresenta um bom comportamento de sucção, tem capacidade para transportar o produto contra pressão, mesmo quando a cabeça da bomba não está inundada, e permite o funcionamento com um curso parcial, a qualquer momento. A bomba de diafragma objecto da invenção permite, nas mais diversas aplicações, o transporte de fluidos com uma gama de viscosidade de 5 0,001 Pas a 10 Pas, de preferência entre 0,001 e 5 Pas, e em especial de fluidos com uma viscosidade entre 0,001 e 2 Pas. O disco que se move em direcção axial, graças ao movimento de rotação ou elevação (1001), no espaço de controlo da câmara de bombagem (211) permite a variação do curso máximo do diafragma da bomba de transporte (204) e, consequentemente, o funcionamento da bomba com curso parcial. Além disso, ocorre uma nova redução da carga do diafragma, o que, dependendo do material elástico utilizado, diminui a deformação, através da alteração do curso do diafragma. Preferencialmente, o disco móvel diminui a deformação no estado de descarga. A parede que se move axialmente (1001) dentro do espaço de controlo da câmara de bombagem varia o movimento do diafragma na direcção axial, num intervalo de 1% a 100% do maior curso construtivo. É preferível um limite de 10% a 100% e especialmente preferível, de 20% a 100% do curso, sem aumentar o volume do espaço morto da câmara de bombagem.

De acordo com a presente invenção, a área do disco móvel é pouco menor do que a área do diafragma de transporte activo. Pouco, na acepção da presente invenção, significa que a superfície do disco de movimento axial que está voltada para o diafragma tem 60% do comprimento da área do diafragma de transporte activo e preferencialmente 61% a 80% do tamanho, e de especial preferência 81% a 95% do tamanho referente à área do diafragma de transporte activo. Desde modo, o diafragma elástico é apoiado numa grande parte da sua área durante o funcionamento, aumentando a precisão do doseamento. A haste (1002) permite ajustar o disco móvel (1001) fora da bomba de diafragma, retirando-o através da placa externa (205). O ajustamento é efectuado através de ajustes da rotação ou do curso, por exemplo, de forma manual, 6 motorizada, hidráulica, pneumática ou piezoeléctrica, que permitem uma regulação de precisão, automática, do curso parcial. A haste pode ser, por exemplo, roscada ou sem rosca, como haste cilíndrica ou como haste de secção quadrada. 0 disco móvel ou a haste são selados de dentro para fora, com um vedante na placa (205) , de modo a que o espaço de controlo possa receber pressão.

Numa modalidade preferencial da invenção o deslocamento axial do disco dentro do espaço de controlo da câmara de bombagem também pode ser controlado automaticamente ou à distância através de uma haste (1002), instalando um motor eléctrico ou um mecanismo de controlo hidráulico ou pneumático.

Dependendo da opção de ajustamento do disco móvel que se escolher, pode ser vantajoso accionar a câmara de corte também por meios eléctricos, hidráulicos ou pneumáticos.

Um curso parcial regulável automaticamente forma um actuador, de modo que, em combinação, por exemplo, com um sensor de débito se consegue uma regulação do débito. O débito da bomba penumática regulado pode ser controlado por exemplo gravimetricamente. Se surgirem desvios em relação à capacidade de doseamento pré-estabelecida, o sensor de peso envia um sinal ao regulador de controlo e o regulador envia um sinal de controlo ao accionamento de ajustamento, que está fixado à haste do disco móvel (1001) e desloca o disco axialmente no espaço de controlo da bomba. Assim, a alteração do volume deslocado da bomba corrige o débito da bomba. O disco móvel axial (1001) utilizado no espaço de controlo pode ter formas diferentes no lado do diafragma. O disco pode ter a forma de um disco cilíndrico plano (Fig. 2a), um tronco de cone (Fig. 2b), ou um segmento esférico (Fig. 2c) Uma forma de disco adaptada à câmara de bombagem tem vantagens especiais, porque no caso de um ajustamento máximo do disco móvel, os canais de ligação de entrada e 7 saída (208/209) da câmara de bombagem são fechados. O disco móvel axial (1001) está dotado de aberturas ou orifícios (1007) e, se necessário, também no lado voltado para o diafragma, de um anel concêntrico (1008), para que, em caso de retorno completo do disco, a ligação pneumática não possa ser fechada. O disco móvel (Fig. 2c), com haste prolongada de um lado está furado de um lado para permitir a ligação directa da energia de controlo ao disco móvel.

Numa forma de execução preferencial, a bomba de diafragma está configurada de modo a que o disco móvel (1001) seja plano do lado do diafragma, ou apresente um tronco de cone, ou esteja adaptado à câmara de bombagem do lado do produto e esteja dotado de vários orifícios (1007) .

Relativamente à bomba de diafragma segundo a DE-A 102 16 146, esta bomba de diafragma aperfeiçoada de acordo com a invenção oferece maior facilidade de ajustamento ou variação do volume deslocado, uma menor pulsação e uma maior uniformidade do débito volúmico transportado. O modo de funcionamento com curso parcial é utilizado para a câmara de bombagem com um volume deslocado superior a 5 μΐ/ curso até 1000.000 μΐ/ curso. A bomba de diafragma objecto da invenção pode ser fabricada a preços económicos, com diversos materiais resistentes, devido aos diferentes requisitos anti-corrosão da indústria química. A concepção do sistema de controlo ou da técnica de accionamento da bomba de diafragma objecto da invenção não tem influência no tamanho da cabeça da bomba nem na possibilidade de integração num modelo experimental miniaturizado. A bomba de diafragma objecto da invenção pode ser construída de forma modular, de modo que, através de complementos ou da substituição das peças modulares, seja possível uma adaptação fácil ao material transportado. A alteração da capacidade de doseamento, sem que o curso das palhetas do diafragma ou do disco móvel (1001) na cabeça da bomba aumente o volume morto, de modo a que o volume de fluido aspirado possa ser completamente deslocado da cabeça da bomba, a qualquer momento.

Numa outra modalidade preferencial da bomba de diafraqma ou da cabeça da bomba, a pressão de controlo no diafraqma, em todos os espaços de controlo, através de um regulador de pressão a jusante da unidade de controlo é, pelo menos, 0,1 bar mais elevada do que a pressão existente no canal de saida ou no canal de entrada da cabeça da bomba. Preferencialmente, a pressão de controlo é pelo menos 0,5 bar mais elevada e ainda mais preferencialmente, a pressão de controlo é 1 bar mais elevada do que a pressão prevista no canal de saida ou de entrada. A diferença de pressão mais elevada entre o canal de saida ou de entrada (206, 207) e a pressão do lado de controlo garante o fecho estanque das respectivas aberturas de entrada e de saida nas câmaras de bombagem e de corte pelo diafragma.

Os diafragmas (202, 204) são compostos, preferencialmente, por um material elástico, em especial um elastómero, silicone, Viton®, Teflon®, ou uma borracha, sobretudo de um material laminado elástico, constituído por, pelo menos, duas camadas de material, ligadas entre si com um módulo de elasticidade diferente.

Uma execução preferencial dos diafragmas caracteriza-se pelo facto de estes serem constituídos por um laminado elástico, composto por pelo menos duas camadas de material, ligadas entre si com um módulo de elasticidade diferente. As diferentes camadas são coladas ou ligadas entre si. Em princípio, esta característica também pode ser aplicada a uma bomba de diafragma de acordo com a DE-A 102 16 146.

Assim, é possível, por exemplo, ligar uma película fina de Teflon® a uma borracha altamente elástica, para aumentar a capacidade de recuperação do laminado do diafragma e, desse modo, devolver a forma original até à parede limitadora, com pouca energia (p. ex., com um 9 gerador de vácuo), a um laminado de diafragma deformado pelo deslocamento do fluido.

Uma excução preferencial dos diafragmas utilizados caracteriza-se pelo facto de películas elásticas finas serem parcialmente divididas em câmaras e de os elementos ou os componentes para uma segmentação do diafragma serem de materiais resistentes à corrosão e se segmentam em câmaras até 30% da superfície do dafragma que entra em contacto com o produto, de preferência até 65% e de especial preferência até 80% da superfície do diafragma que entra em contacto com o produto. A utilização de um diafragma segmentado em câmaras reduz a deformação plástica provocada pela carga e, se a carga for mais elevada, a deformação do diafragma é extremamente reduzida. Os dois elementos de câmara do diafragma, em forma de placas (ver a Fig. 3, (1100, 1101)), têm preferencialmente a forma de um disco e, no seu diâmetro externo, um anel concêntrico em relação ao lado do diafragma (1102, 1103), de modo que grandes porções da área do diafragma estão fixas e, na zona das câmaras, não estão sujeitas a qualquer força de deformação ou dilatação.

Preferencialmente são utilizados elementos de câmara com um diâmetro de diafragma de mais de lOmm a menos de lOOOmm, de preferência num intervalo de diâmetros de mais de 50mm a menos de 800mm, e de especial preferência num intervalo de diâmetros de mais de lOOmm a menos de 500mm.

Uma modalidade preferencial especialmente vantajosa da bomba de diafragma ou da cabeça da bomba caracteriza-se pelo facto de o diafragma da bomba (204) estar segmentado em câmaras (Fig. 3).

Se grandes áreas do diafragma estiverem segmentadas em câmaras, a área do lado do produto (1104) dos componentes de câmara do diafragma pode ser dotada de uma camada ou película elástica, para fechar de forma estanque os canais de ligação de entrada e saída da câmara de bombagem (ver a 10

Fig. 3) .

As câmaras de bombagem de grandes dimensões, que estão equipadas com diafragmas segmentados em câmaras, podem ser dotadas de um guia axial para compensação do peso, provocado pelo peso dos elementos da câmara. O guia axial pode assumir alternativamente a função da haste (1002) . O guia axial pode ser uma haste côncava (tubo).

Será especialmente vantajosa uma execução preferencial da bomba de diafragma ou da cabeça da bomba em que várias câmaras de corte tenham um diafragma comum (Fig. 1).

Uma execução preferencial da bomba de diafragma ou da cabeça da bomba caracteriza-se pelo facto de a cabeça da bomba ser constituída por pelo menos três placas e as câmaras de bombagem e de corte estarem inseridas nas placas, através de reentrâncias (Fig. 2).

Numa modalidade de construção preferencial, a bomba de diafragma ou a cabeça da bomba é constituída por pelo menos três placas e as câmaras de bombagem e de corte (210, 211, 212) estão inseridas na placa central, através de reentrâncias.

Uma outra forma especialmente preferencial da bomba de diafragma ou da cabeça da bomba caracteriza-se pelo facto de esta ser constituída por pelo menos três placas e de a bomba e as câmaras de corte (210, 212) estarem inseridas nas placas exteriores (201,203,205), através de reentrâncias (210', 211', 212').

Numa forma de execução especialmente preferencial da bomba de diafragma ou da cabeça da bomba, encontra-se pelo menos no espaço do produto da câmara de bombagem (211) uma ranhura (213), que liga o vértice da reentrância da câmara de bombagem à abertura de saída da câmara de bombagem. O volume da ranhura executada na câmara de bombagem deve ser equilibrado com o volume do espaço morto da câmara de bombagem. Graças à configuração adequada da geometria da câmara (diâmetro da esfera e altura), o volume do espaço 11 morto, com referência ao volume da câmara de bombagem, é extremamente reduzido, por vezes inferior a 1%.

Numa forma de execução preferencial, as paredes dos espaços de controlo opostas ao diafragma, ou pelo menos a câmara de bombagem, apresentam um volume de compensação sob a forma de uma reentrância achatada. Desse modo, na presença de subpressão no espaço de controlo, o diafragma pode deformar-se e, em casos extremos, aderir à parede delimitadora do espaço de controlo. Ao mesmo tempo, o espaço do produto aumenta, embora mantendo a deformação máxima do diafragma, (ilustrado, a titulo de exemplo, na Fig. 1, no espaço do produto da câmara de corte (212)).

Materiais como os diafragmas de materiais elásticos estão sujeitos, sob grande carga, a uma dilatação e deformação permanentes. A deformação permanente ou plástica tem influência directa na precisão de doseamento, especialmente quando se considera o curso de doseamento individual. Para um doseamento de precisão com uma técnica de diafragma, verificou-se, no âmbito dos trabalhos realizados para a presente invenção, que a deformação dos diafragmas e, portanto, a altura das câmaras de corte e bombagem, não pode ter uma dimensão qualquer.

Na observação bidimensional da geometria da reentrância nas placas verificou-se com surpresa que, partindo do estado fixo, sem carga, até à deformação máxima do diafragma, devem ser mantidos entre as placas limites apertados, a fim de permitir um doseamento exacto do fluido.

No caso de uma geometria da câmara de bombagem, como por exemplo, sob a forma de um tronco de cone espacial, a dilatação máxima do diafragma ou a dilatação do diafragma é determinada ao calcular a alteração do comprimento entre o comprimento da corda e o comprimento do arco de um segmento de circulo. 0 diafragma está descarregado à altura da corda do segmento circular e carregado à altura do comprimento do 12 arco do segmento circular. Sabendo o comprimento da corda e do arco do segmento circular, pode determinar-se a dilatação do diafragma com base na diferença do comprimento da corda e do arco. (Fig. 8) . Por analogia, este método pode ser aplicado às câmaras de bombagem e de corte com outras geometrias. A deformação máxima do diafragma de transporte activa na reentrância maior do lado do produto não pode exceder 20%, de preferência 0,01% a 10%, e de especial preferência não deve ser superior a 0,01% a 5%, para manter um movimento elevado constante do diafragma e uma boa precisão de doseamento, especialmente a curto prazo.

Assim, os limites de deformação do diafragma apurados determinam a altura das câmaras de bombagem e de corte, bem como os espaços de controlo e do produto formados pelos diafragmas, o que melhora substancialmente a precisão do doseamento da bomba de diafragma, objecto da invenção, relativamente às bombas de diafragma conhecidas. O volume de compensação descreve o espaço para o interior do qual o diafragma existente se deforma na presença de uma subpressão. Se o volume de compensação tiver aumentado e estiver dotado de um disco ajustável (1001), o volume de compensação não tem qualquer influência sobre o volume da reentrância da câmara de bombagem do lado do produto, devido ao ajustamento axial do disco móvel (1001) .

Normalmente, os espaços do produto das câmaras de corte (210, 212) são inferiores ao espaço do produto da câmara de bombagem (211) .

Numa execução especialmente preferencial da bomba de diafragma, ou da cabeça da bomba, o volume da câmara de corte é 5% a 50% do volume da câmara de bombagem do lado do produto e de preferência 5% a 30% e ainda numa execução especialmente prefrencial, é de 5% a 20%. Em principio, esta caracteristica também pode ser aplicada numa bomba de 13 diafragma, segundo a DE-A 102 16 146. A distância média da entrada adjacente e da saída de cada câmara de bombagem ou de corte é duas a dez vezes o maior diâmetro hidráulico da respectiva abertura de entrada (240) ou saída (241); de preferência, a distância média é duas a cinco vezes maior e de preferência especial é duas a quatro vezes maior, e ainda melhor será três a quatro vezes maior. A distância média definida é uma dimensão importante do funcionamento das câmaras. Permite o fecho estanque dos canais e aberturas de entrada e saída, aumenta o transporte reprodutível de substâncias gasosas ou líquidas e influencia o grau de miniaturização.

Numa forma de execução preferencial, os canais de ligação (208, 209) entre a câmara de bombagem e as câmaras de corte são montados em linha recta e apresentam uma relação entre o comprimento dos canais e o respectivo diâmetro hidráulico de 0,5 a 20, de preferência 0,5 a 10, e de especial preferência de 0,5 a 5. Numa forma de execução preferencial, as secções transversais dos canais de entrada para a câmara de bombagem são maiores do que os canais de saída, até à saída da bomba de diafragma de acordo com a invenção.

Uma outra execução particularmente preferencial da bomba de diafragma ou da cabeça da bomba caracteriza-se pelo facto de os canais de ligação e de os segmentos dos canais de entrada e saída se encontrarem num ângulo a, em que o ângulo α se situa num intervalo de + / - 20 até 70 graus e de preferência num ângulo de + / - 30 até 60 graus (Fig. 3b) . O ângulo α é medido desde o vértice do ponto mais profundo da respectiva câmara até ao respectivo canal de ligação, ou seja, o canal de entrada ou de saída (Fig. 3b) .

Os canais e segmentos de canais que se encontram sob um ângulo diminuem as perdas de fluxo durante os processos 14 de sucção e transporte. Uma redução da perda de pressão é particularmente vantajosa porque os processos de fluxo na bomba de diafragma ou na cabeça da bomba, de acordo com a invenção, são iniciados por alterações bruscas de pressão e de vácuo. Os canais de ligação instalados em diagonal, bem como os canais de entrada e saida, reduzem o cisalhamento que ocorre durante o transporte, de modo que as substâncias sensíveis ao cisalhamento na técnica da biologia ou da medicina são cuidadosamente calibradas e/ou transportadas. Em principio, esta caracteristica também pode ser aplicada numa bomba de diafragma/ cabeça de bomba, segundo a DE-A 102 16 146. O reduzido volume do espaço morto entre as câmaras de bombagem e de corte melhora a capacidade de sucção da bomba de diafragma ou da cabeça da bomba e evita depósitos na cabeça de doseamento.

Outra execução particularmente preferencial da bomba de diafragma/ da cabeça da bomba caracteriza-se pelo facto de a cabeça da bomba ser constituída por pelo menos três placas e pelo menos uma placa externa de temperatura controlável. Em princípio, esta caracteristica também pode ser aplicada numa bomba de diafragma/ cabeça de bomba, segundo a DE-A 102 16 146. O controlo da temperatura da placa externa é efectuado por meio de um termostato ou de um aquecedor eléctrico, com um dispositivo de arrefecimento separado.

Além disso, a presente invenção consiste, preferencialmente, numa bomba de diafragma com válvulas controláveis e unidade de controlo descentralizada, caracterizada pelo facto de na cabeça de bomba, na direcção do fluxo do fluido, o canal de entrada na câmara de bombagem de passagem do fluido e o canal de ligação à câmara de bombagem terem uma secção hidráulica maior do que o canal de ligação de saída com câmara de corte e canal de saída a seguir. 15 A presente invenção refere-se preferencialmente a uma bomba de diafragma com válvulas controláveis e unidade de controlo descentralizada, caracterizada pelo facto de, na cabeça da bomba, o volume da câmara de bombagem (211), com 0,005 ml a 1000 ml, ser preferencialmente de 0,01 ml a 100 ml, e de especial preferência de 0,1 ml a menos de 10 ml. A presente invenção refere-se, de uma forma muito especial, a uma bomba de diafragma, com válvulas controláveis e unidade de controlo descentralizada, caracterizada pelo facto de, na cabeça da bomba, o volume do espaço morto do espaço do produto da câmara de bombagem (211) ser inferior a 20%, de preferência inferior a 10%, e de especial preferência inferior a 5% do volume da câmara de bombagem.

Num modelo especialmente compacto é possível um aumento da potência, por exemplo através de duas cabeças de bomba, com válvulas controláveis e unidade de controlo descentralizada, composta por três placas, e as reentrâncias que se encontram nos planos de separação das placas com canais de entrada e saída comuns e canais de ligação curvos entre as câmaras de bombagem e de corte, enquanto que na placa média estão instaladas, de ambos os lados, uma câmara de bombagem (303, 303 ') e pelo menos duas câmaras de corte (301,305), e o canal de entrada na direcção do fluxo de entrada desemboca num canal transversal, que liga duas câmaras de corte (301, 301'), à esquerda; na direcção de fluxo de saída existe igualmente um canal transversal que liga duas câmaras de corte (305, 305) e, através do canal de saída, pode fluir o material a transportar, proveniente da cabeça da bomba, e em ligação com o controlo descentralizado todas as câmaras de bombagem e de corte estão ligadas, de modo a activar o funcionamento de uma bomba de duplo diafragma, com válvulas controláveis (Fig. 3a).

Os diafragmas da bomba de duplo diafragma funcionam 16 alternadamente, pelo que a pulsação do débito do fluido é quase completamente compensada.

As câmaras de corte associadas a cada câmara de bombagem têm de ser controladas, na sequência de controlo, em momentos diferentes, de modo a que as pulsações que surjam sejam reduzidas para metade. Isso requer um processo de controlo mais prolongado.

As três placas desta bomba de diafragma, conforme a Fig. 3a, estão preferencialmente ligadas entre si, embora sejam destacáveis, para efeitos de limpeza e reparação. A bomba de duplo diafragma pode, se necessário, estar preparada para que pelo menos uma câmara de bombagem esteja equipada com um disco móvel, para um funcionamento com curso parcial.

Outra forma preferencial da bomba de diafragma caracteriza-se pelo facto de a bomba ser composta por pelo menos três placas e de, na placa média (Fig. 4 ou Fig. 4a), estar prevista pelo menos uma câmara de bombagem e de, a cada câmara de bombagem, pertencerem três câmaras de corte de menores dimensões, e ainda de cada câmara de corte dispor de um canal de ligação à câmara de bombagem e um canal de entrada ou de saida para a entrada ou para a descarga de, pelo menos, um fluido e ainda de todas as câmaras poderem ser controladas separadamente por meio de uma unidade de controlo descentralizada.

Uma bomba de diafragma constituída por uma câmara de bombagem e pelo menos três câmaras de corte associadas permite o transporte sequencial ou alternado de, pelo menos, dois fluidos diferentes. Assim, por exemplo, podem ser fornecidas a um mesmo processo duas substâncias diferentes, com uma bomba, sendo que o rácio de elevação das substâncias a transportar pode ser igual ou diferente. 0 ajustamento do rácio de elevação pode ser efectuado através da unidade de comando descentralizada.

As vantagens para o utilizador são a possibilidade de, 17 com uma unidade de doseamento, com baixos custos de investimento e montagem, e sem necessidade de muito espaço, fornecer a um processo, com uma unidade de bombagem, várias substâncias na proporção pretendida. Especialmente em aplicações no sector farmacêutico, onde são necessários pequenos volumes de espaço morto e a possibilidade de esterilização dos componentes técnicos utilizados, o uso da bomba de diafragma de acordo com a invenção é especialmente vantajoso.

Numa forma de execução alternativa, a bomba de diafragma ou a cabeça da bomba de acordo com a invenção é utilizada como dispositivo de transporte e recolha. Neste caso, a bomba de diafragma ou a cabeça da bomba de acordo com a invenção é adequada para a colheita de amostras de fluidos ou gases de aparelhos fechados.

Na Fig. 7 é apresentado o exemplo de um circuito de bombagem para colheita e preparação de amostras. Duas bombas de diafragma (700, 700') conforme a Fig. 4, 4a (400) estão combinadas com uma câmara de mistura (701), de modo que todas as partes funcionais estão inseridas nas três placas da bomba ampliadas. As bombas de diafragma têm uma câmara de bombagem (702, 702') e cada câmara de bombagem tem quatro câmaras de corte associadas (703, 704, 705, 706 e 703', 704 ', 705', 706 '). Às câmaras de corte estão associados canais de entrada e saida (assinalados com setas de fluxo na Fig. 7). Na Fig. 7 estão representados todos os componentes para uma colheita de amostras automática, seguida do processamento e transporte para um dispositivo de análise associado. Não está representada a unidade de controlo para o controlo separado das câmaras nem o corte transversal das três placas.

Na Fig. 7 vê-se que existe a possibilidade de sucção de uma amostra de substância se o canal de entrada (707) e o canal de saida (708) estiverem ligados a um reactor. Através do canal de entrada (707), da válvula de sucção 18 (704) , da câmara de bombagem (702), da válvula de pressão (705) e do canal de saída (708) da bomba (700), é possível bombar constantemente, a partir do vaso de reacção, uma grande quantidade de substância. No momento pretendido, por exemplo, o controlo muda, de modo que a válvula de pressão (705) fecha e a válvula (706) abre e, com o volume da câmara de bombagem conhecido, uma quantidade de substância definida passa do canal de saída da válvula (706) para a câmara de mistura (701) . Logo que a amostra é transferida, a bomba (700') arranca para formar igualmente um circuito de bombagem até à câmara de mistura, sendo que o canal de entrada da válvula (704') e o canal de saída da válvula (705') estão ligados à câmara de mistura. Nessa altura, a bomba (700) pode, paralelamente ao circuito de bombagem que entra em serviço, através do canal de entrada (709) e da válvula (703), com a válvula (704) fechada, por exemplo, transportar um diluente adicional até à câmara de mistura, onde o diluente se mistura com a amostra de substância.

Após o processo de mistura através da bomba (700), a amostra de substância diluída é transportada para um possível analisador. A válvula (705 ') fecha e a válvula (706') abre. Com base na soma de todos os cursos das bombas de alimentação até à câmara de mistura, com o mesmo número de cursos, a amostra preparada é removida através do canal de saída (710) e encaminhada para análise. Em seguida, o canal de entrada (709) prolonga-se até à válvula (703'), de modo que também a segunda bomba, após o transporte das amostras com o meio de diluição, pode ser lavada, quando as válculas correspondentes são activadas. O dispositivo de elevação e colheita apresenta um volume diminuto de espaço morto.

Este volume diminuto de espaço morto é necessário para que, através da deposição e do envelhecimento das substâncias colhidas, o resultado da análise não seja falseado por substâncias antigas, os canais carrregados com 19 o produto não fiquem bloqueados e seja proporcionada uma elevada disponibilidade funcional. 0 dispositivo de elevação de acordo com a invenção permite uma colheita de amostras precisa e um transporte volumétrico, ao nível do utilizador, de líquidos, gases e, eventualmente, gases liquefeitos sob pressão. É especialmente vantajoso para este efeito, porque o volume deslocado da cabeça da bomba é facilmente adaptável aos requisitos do serviço, em especial quando as câmaras de bombagem com disco regulável estão equipadas com um sistema de funcionamento com curso parcial. A bomba de diafragma / dispositivo de elevação, conforme a invenção, é operada através de uma unidade de controlo electropneumática descentralizada, dotada de muitas possibilidades de ligação directas para o comando de todas as câmaras de bombagem e de corte necessárias. A combinação de pelo menos uma câmara de bombagem e das respectivas câmaras de corte com câmaras de estágio, mistura e separação, e sensores específicos, oferece a possibilidade de construir unidades de funcionamento pequenas e compactas, que medem, tratam, preparam e analisam substâncias líquidas ou gasosas, com as suas características. As unidades de funcionamento são de pequenas dimensões, pelo que podem facilmente ser integradas em aparelhos analíticos e médicos. É especialmente vantajoso o facto de serem apenas processados volumes de espaço morto diminutos e quantidades de substância diminutas.

Contudo, uma unidade de controlo electropneumática descentralizada, como na Fig. 1, também permite um controlo síncrono de várias cabeças de bomba. 0 funcionamento paralelo de diversas cabeças de bomba, apenas com uma unidade de controlo, possibilita uma utilização económica da bomba de diafragma / dispositivo de elevação, de acordo com a invenção, por exemplo em instalações de 20 engarrafamento ou em dispositivos de engarrafamento. A invenção refere-se protanto também a instalações de enchimento ou dispositivos de enchimento que, pelo menos, contêm uma bomba de diafragma segundo a invenção.

Uma unidade de controlo electropneumático descentralizada permite também um controlo individual, deslocado no tempo, de cada uma das cabeças da bomba, de modo a que, em funcionamento paralelo, ocorra uma pulsação reduzida nas diversas bombas.

De acordo com a invenção, através da bomba de diafragma, com unidade de controlo electropneumático descentralizada e disco ajustável no espaço de controlo da câmara de bombagem, é possível uma aplicação económica, em simultâneo com baixos custos de investimento. Este facto é especialmente visível quando descrições de funções variáveis exigem grandes fluxos de transporte diferenciados, que não podem ser cobertos apenas com um tipo de cabeça de bomba. Com grandes fluxos de transporte diferenciados, apenas deve ser substituída a cabeça da bomba, enquanto a parte do comando se mantém inalterada. A substituição da cabeça da bomba decorre mediante desconexão das linhas de controlo pneumático. O controlo para o tansporte com a bomba de diafragma deve preferencialmente ser executado de modo a que exista um curso de transporte de pelo menos quatro elementos de controlo sequenciais e a que cada um dos elementos de controlo se encontre separado, por um elemento temporário, intercalar ou associado, constante ou variável, do passo de controlo seguinte, e a potência de transporte ou de doseamento da bomba possa variar através da mudança de, pelo menos, um elemento temporal.

Os elementos temporais alinhados entre os passos de controlo determinam que os passos parciais do curso da bomba, desencadeados de modo pneumático, sejam realizados com exactidão e completamente, e que os mesmos sejam 21 reprodutíveis. A mudança síncrona de todos os elementos temporais para a regulação da capacidade de transporte permite manusear a bomba de um modo simples e amigo do utilizador.

Os elementos temporais T do controlo têm preferencialmente 0,001 segundos até 100 segundos; de preferência, este âmbito situa-se entre 0,03 e 30 segundos e, muito preferencialmente, o elemento temporal terá de 0,03 segundos até 10 segundos.

Os elementos temporais asseguram que os sinais de controlo electrónico rápidos (tempo de duração), os processos pneumáticos de trabalho, mais lentos, para o desvio das membranas e, por conseguinte, os processos hidráulicos de deslocamento, não sejam prematuramente interrompidos, do lado da membrana em contacto com o produto. Sobretudo quando são transportadas substâncias viscosas, com uma viscosidade de 0,1 mPas até 5000 mPas, os processos dinâmicos de fluidos necessitam de mais tempo do que os sinais de comando desencadeados electronicamente. O ciclo de doseamento consiste, de preferência, em pelo menos quatro passos de controlo, e tem pelo menos dois elementos temporais diferenciados, dos quais apenas um elemento temporal é substituível, e o qual é utilizado para a regulação dos ciclos da bomba.

Para uma optimização no tempo do ciclo da bomba de uma bomba de diafragma conforme a invenção, os processos de abertura e fecho pneumático das membranas na câmara de corte, podem estar equipados com um pequeno elemento temporal, não regulável, e com um elemento temporal variável para a comutação ON/OFF da câmara de bombagem central, maior.

Os diversos elementos temporais são especialmente vantajosos quando o volume da câmara de corte é menor que o volume da câmara de bombagem.

Especialmente com base no controlo electropneumático e 22 nas condições pneumáticas, em mutação, nas linhas e espaços de controlo da bomba de diafragma, entre a subpressão (vácuo) e um estado isento de pressão para o processo de abertura, e uma pressão elevada para o processo de fecho das câmaras, é vantajoso trabalhar com diversos elementos temporais e, desse modo, aumentar a performance da bomba.

Cada elemento temporal, em termos de um modo de funcionamento especialmente preferencial, é maior que o tempo de comutação necessário das válvulas de distribuição electropneumáticas correspondentes na unidade de controlo.

Numa execução especial do controlo, o elemento temporal correspondente para as membranas da câmara de corte é de 0,01 até 0,15 segundos, e preferencialmente, 0,01 até 0,075 segundos e, mais preferencialmente ainda, de 0,01 até 0,05 segundos.

Na unidade de controlo electrónico e electropneumático a preferência vai para pelo menos duas bombas de diafragma, ligadas em paralelo.

Uma unidade de controlo electropneumático pode controlar diversas bombas de diafragma, instaladas em paralelo, de modo a que as bombas com, eventualmente, câmaras de bombagem com tamanhos diferentes, possam dosear no mesmo tempo e em sincronismo diferentes quantidades de diversas substâncias. A espessura da membrana elástica é preferencialmente superior a 0,lmm e inferior a 5mm, devendo a altura das câmaras de bombagem e de corte, ao nivel do vértice da câmara (dilatação máxima acima da membrana), ser menor que 10 vezes a espessura da membrana, de preferência menor que 5 vezes a espessura da membrana utilizada.

As reentrâncias côncavas nas placas podem ter diversas formas geométricas, como, por exemplo, um cilindro, um segmento de esfera, ou um tronco de cone.

Uma variante da bomba de membrana, ou seja, da cabeça da bomba, consiste preferencialmente numa câmara de 23 bombagem, comandada pneumaticamente, combinada com duas válvulas accionadas magneticamente, como câmaras de corte.

Os diafragmas colocados na bomba de diafragma, designadamente na cabeça da bomba, têm preferencialmente um diâmetro maior que o diâmetro que é construído no nível de separação das placas, através das câmaras, sendo especialmente preferencial que o diâmetro do diafragma seja pelo menos 20% maior.

Numa outra forma de execução alternativa preferencial, são utilizados como diafragmas da bomba, diafragmas metálicos, que são colocados de forma indissolúvel com uma das placas, em especial uma placa externa ligada tecnicamente por meio de soldadura.

Numa outra forma de execução especial está aplicado um dispositivo de atenuação das pulsações, na direcção do fluxo, por detrás da câmara de corte, do lado da pressão, em especial ao nível do canal de saída da bomba de diafragma, ou da cabeça da bomba.

Ainda numa outra forma de execução especial, a bomba de diafragma, ou a cabeça da bomba, está equipada com uma válvula de sobrefluxo integrada, a fim de produzir um circuito interno do produto na cabeça da bomba. No caso de a pressão de comando integrada ser superior à pressão desejada da bomba, é criada uma possibilidade de alívio de tensão integrada, do lado da pressão da bomba para o lado de aspiração da bomba.

Numa outra execução preferencial especial, estão dispostas lado a lado, nas três placas rígidas, pelo menos duas unidades de bombagem, constituídas por duas câmaras de bombagem, com as correspondentes quatro câmaras de corte, para formação de um conjunto de bombagem. O objecto da invenção é também um conjunto de bombagem, constituídpo por duas ou mais bombas de diafragma ou de duplo diafragma, em que as bombas de diafragma segundo a invenção apresentam uma unidade de controlo 24 conjunta. É preferido um conjunto de bombagem em que as cabeças das bombas apresentem pelo menos placas contínuas comuns, unidas entre si, mas soltas.

Numa forma preferencial, a presente invenção é executada com uma bomba de diafragma que é utilizada como válvula de membrana multicanais, controlável, composta por três placas, caracterizada pelo facto de possuir uma câmara de distribuição com um canal de entrada, por um canal de ligação, uma única válvula de controlo ligada a montante e que está ligada a pelo menos uma câmara de corte, que apresenta um canal de saída, e em que as câmaras têm reentrâncias de tamanho igual e podem ser seleccionadas em separado, de modo a que, para o trânsito de uma substância, têm de ser abertas em simultâneo pelo menos duas câmaras e a válvula a montante, na direcção pretendida do fluxo, e accionadas atempadamente todas as câmaras de uma unidade de controlo electropneumática descentralizada.

Se a distribuição decorrer de forma sequencial através de diversos canais de saída, é proporcionada uma câmara de bombagem ou de distribuição acrescida, de modo a que a quantidade de fluxo a distribuir seja transportada graças aos impulsos da bomba.

Em especial para a distribuição uniforme de líquidos e gases por um elevado número de consumidores está adequada uma bomba de diafragma conforme a invenção, como uma válvula de diafragma multicanais, dado que a mesma possui um tipo de construção compacto e os mais pequenos espaços mortos, e que, graças aos pequenos espaços de comando e a tempos de comutação diminutos, consegue passar da posição ON (ligada) para a posição OFF (desligada). A bomba de diafragma conforme a invenção pode ser utilizada como válvula de distribuição multicanais, designadamente da bomba de distribuição multicanais, a fim de conduzir mais do que dois líquidos diferentes, 25 sequencialmente, até uma multiplicidade de locais de recepção. Para isso, devem, por exemplo, ser ligadas pelo menos duas câmaras de corte, a diferentes dispositivos de abastecimento de fluidos, de modo a que seja possivel uma distribuição através da câmara de distribuição central (câmara de bombagem) a um número elevado, ou pelo menos mais do que duas câmaras de corte, com os correspondentes canais de saida. Neste caso, estão abertas três câmaras para o transporte sequencial do fluido. Em estado de repouso, estão fechadas pelo menos duas câmaras das válvulas de distribuição multicanais (Fig. 6a). A distribuição do fluido pode decorrer por meio do comando da bomba, ou alternativamente com uma distribuição de tempo controlado.

Se a bomba de diafragma conforme a invenção for utilizada como válvula de distribuição multicanais, para a distribuição de, pelo menos, dois fluidos diferentes a diversos consumidores, pode também falar-se de câmaras de corte de multiplexagem e entrega.

Garante-se assim que, em estado de repouso entre diversos canais de abastecimento separados e diversos canais de recepção separados, existe pelo menos um bloqueio de segurança. A bomba de diafragma, designadamente em caso de utilização da bomba de diafragma como válvula de distribuição multicanais, ou válvula multicanais, pode fazer accionar os diafragmas nas posições ON ou OFF, de forma pneumática, eléctrica, ou mediante um fluido hidráulico.

Com a bomba de diafragma conforme a invenção, com uma válvula de aspiração e pressão seleccionável, ou uma câmara de corte do lado da aspiração e do lado da pressão, podem ser transportados, consoante as dimensões da execução, débitos volúmicos muito pequenos, de por exemplo Ιμΐ / curso, mas também débitos volúmicos até uma gama de ml por 26 curso reprodutível. Especialmente vantajosa é a configuração separada entre a unidade de bombagem propriamente dita, ou seja, a cabeça da bomba, e a unidade de controlo eléctrica ou electropneumática descentralizada. Deste modo, o espaço necessário exigido para um aparelho de transporte ou de doseamento em funcionamento contínuo, numa instalação experimental miniaturizada para trabalhos de screening é muito diminuto. Este princípio de bomba funciona sem um mecanismo mecânico e as peças necessárias que constituem a cabeça da bomba não têm qualquer função dinâmica, até à deflexão do diafragma ao nível da câmara de corte e bombagem. Assim, mesmo, para uma execução miniaturizada dos componentes da bomba, não é necessário um fabrico de precisão. Dado não existirem peças mecânicas móveis, não existem influências mecânicas perturbadoras e os custos de fabrico para esta cabeça da bomba de diafragma, com funcionamento reprodutível, são consideravelmente minimizados. Para poder trabalhar, a bomba necessita apenas de uma fonte de alimentação de corrente e ar comprimido; estes elementos estão disponíveis, por exemplo, em qualquer laboratório. A utilização da bomba de diafragma é especialmente vantajosa para o doseamento de quantidades muito pequenas de substâncias líquidas, cujos volumes por curso da bomba se situam substancialmente abaixo do tamanho específico das gotas. Através da aplicação rápida da energia de transporte pneumática sobre o lado do controlo do diafragma de transporte da câmara de bombagem, ou do diafragma da câmara de corte, o volume de produto aspirado para a câmara de bombagem, a partir dos espaços de produto das câmaras e projectado para fora do canal de saída, não forma qualquer das chamadas gotas de acumulação, na zona de saída da bomba. Deste modo, o doseamento de pequenas quantidades de líquido numa mistura de reacção não é retardado no tempo, iniciando-se um processo de síntese, em sincronia com o 27 doseamento. 0 doseamento de pequenas quantidades de substância contra pressão é muito simples de efectuar, uma vez que os diafraqmas da câmara de corte e da câmara de bombagem são elásticos e os canais de condução de produto para dentro e para fora fecham na posição OFF das câmaras, ficando estanques ao gás, de modo que, na fase gasosa, um recipiente sob pressão incoporado não volta a pressionar qualquer substância sobre o lada da saída da cabeça da bomba para o lado de entrada da bomba e a aspiração com pressão normal não é interrompida. Além disso, não é possível um doseamento exacto de pequenas quantidades de líquido numa instalação de processo evacuada.

Uma outra vantagem em relação ao estado da técnica consiste em que, atendendo ao diminuto espaço morto e à estanqueidade das câmaras de corte e de bombagem, é transportado a um local determinado, um produto sensível, a dosear, sem grande tempo de permanência e sem voltar a misturar-se.

Existem vantagens, especialmente em comparação com a técnica da microsmistura. Devido às grandes dimensões do canal em relação ao volume de doseamento, a bomba é menos sensível à sujidade. Uma perturbação desencadeada por sujidade no produto, que se faz notar através de um erro de doseamento, que assume maiores proporções, ou que pode levar a uma avaria da bomba, é fortemente reduzida, graças aos grandes canais do produto. As impurezas do produto podem, durante o doseamento, ser lavadas através dos canais relativamente grandes de produto. 0 volume extremamente diminuto do espaço morto assegura um bom comportamento de aspiração e um doseamento rápido e reprodutível, em especial em aplicações que envolvam as novas substâncias farmacêuticas, as quais, na fase inicial do desenvolvimento, apenas estão disponíveis em quantidades diminutas. Existem outras vantagens no que 28 se refere às aplicações na técnica médica e no diagnóstico. A aplicação de pequenas correntes de líquidos é especialmente simples. Existe a possibilidade de, através do disco regulável, alterar grosseiramente o volume deslocado e de, adiccionalmente, com um elemento temporal intercalado no comando, executar uma regulação de precisão extrema, no eixo temporal. Deste modo, poderão ser alterados os débitos volúmicos, de uma forma muito simples e sem controlos cruzados. 0 tipo de construção lamelar da bomba de diafragma, com válvulas de controlo integradas, pode ser construído como uma bomba de diafragma duplo ou múltiplo, a fim de compensar substancialmente a corrente de doseamento por impulsos, surgida, com base no princípio das bombas. São possíveis outras variantes de execução para a aplicação estacionária ou móvel da bomba de diafragma conforme a invenção, se o diafragma da bomba e as válvulas de comando forem accionadas electricamente de forma directa (tensão da rede de abastecimento, p.ex. de 6 ou 12 Volts). 0 abastecimento eléctrico do comando decorre portanto nas aplicações móveis, directamente através de uma bateria ou de uma célula de combustível, de modo a que, durante um largo período de tempo, a unidade de controlo se mantenha a funcionar correctamente. 0 abastecimento de energia para o funcionamento da bomba de diafragma conforme a invenção abre a sua aplicação na técnica médica, para, por exemplo, possibilitar a perfusão contínua de medicamentos, e de o seu receptor, apesar disso, manter a mobilidade. É possível outra aplicação móvel da bomba de diafragma, conforme a invenção, com um diafragma de trabalho de accionamento pneumático para o transporte de substâncias e com um reservatório de ar comprimido de duas câmaras, que pode ser de plástico para ser mais leve. A bomba de diafragma conforme a invenção, cujas câmaras de bombagem e de válvula têm um volume de espaço de controlo 29 reduzido, pode ser alimentada por ar comprimido, durante muito tempo, através de uma câmara do reservatório de ar comprimido, para que a segunda câmara do reservatório de ar comprimido possa ser utilizada para armazenar, por exemplo, uma substância fluida a aplicar. A bomba de diafragma conforme a invenção é adequada para aplicações móveis, tais como a aplicação de produtos fitofarmacêuticos em terrenos difíceis.

Para o utilizador, existem outras vantagens pelo facto de as peças sujeitas a desgaste, que entram em contacto com o produto, poderem ser substituídas com facilidade e a preços baixos. A invenção é seguidamente explicada em mais pormenor com exemplos e figuras.

Fig. 1 Mostra esquematicamente a estrutura de uma bomba de diafragma, pneumática, de construção lamelar, com a respectiva unidade de controlo electropneumático e sistema de controlo electrónico programável, assim como as linhas de ligação.

Fig. 2 Mostra uma secção de uma cabeça de bomba com parede variável de fora para dentro, no espaço de controlo da câmara de bombagem.

Fig. 2a, 2b, 2c Mostram vários contornos de execução da parede do espaço de controlo variável (disco móvel).

Fig. 3 Mostra um diafragma de bomba segmentado em câmaras.

Fig. 3a A figura é uma representação transversal, em que a placa média tem duas câmaras de bombagem e as respectivas câmaras de corte, e as placas exteriores estão equipadas com 30 uma parede do espaço de controlo variável.

Fig. 3b Fig. 4, 4a

Fig. 4b

Fig. 5 Fig. 6 Fig.6a Fig. 7

Fig. 8

Mostra esquematicamente uma cabeça de bomba com canais inclinados.

Mostram a placa média de uma cabeça de bomba de diafragma com várias câmaras de corte e vários canais de entrada e saida.

Mostra esquematicamente uma cabeça de bomba de diafragma com câmara de bombagem central e várias câmaras de corte e canais de entrada e saida atribuídos.

Mostra uma válvula de distribuição de diafragma, multivias, em corte transversal. É uma representação esquemática de uma válvula de distribuição multivias. Representa esquematicamente uma válvula de distribuição de vários componentes. Ilustra um sistema de colheita de amostras integrado com duas bombas de diafragma.

Mostra esquematicamente a superfície bidimensional de um tronco de cone com diferentes estados de deformação da membrana.

Exemplos Exemplo 1

Na Figura 1 está representada uma bomba de diafragma com a cabeça da bomba (200) em corte, com o respectivo controlo (100) e caixa, assim como o distribuidor pneumático (115) . Na cabeça da bomba conforme a Fig. 1 foi aplicado um disco móvel (1001) com uma haste instalada de um dos lados, a fim de permitir o ajuste axial manual do 31 disco pelo exterior. Na caixa estão instalados os componentes electrónicos e um sistema de controlo eléctrico programável. Para alimentar os componentes electrónicos é utilizada uma fonte de alimentação, não representada. A caixa tem um visor (101), um interruptor para ligar/desligar (102) e vários botões de função (103-109), através dos quais são introduzidos os parâmetros necessários para o ciclo ou o processo de bombagem, é efectuado o controlo óptico e são guardados os dados. O controlo electrónico (100) permite diferentes possibilidades de funcionamento, mudando designadamente com o botão (103) para o funcionamento continuo e com o botão (104) para o funcionamento descontinuo da bomba. Em particular o funcionamento descontinuo da bomba pode ser regulado com um número pré-selecionável de cursos da bomba e guardado com o botão (105) no controlo. Com o botão (106) ajusta-se uma redução dos parâmetros estabelecidos. O botão (107) está previsto para o aumento dos parâmetros variáveis, que também podem ser armazenados com o botão (105) , como novos parâmetros de funcionamento, seleccionados a partir da bomba de diafragma no controlo. Em funcionamento continuo é possível alterar as constantes de tempo com os botões (106, 107) . O botão (108) permite seleccionar entre o controlo interno e externo, a partir, por exemplo, de um sistema externo de controlo de processos. A cabeça da bomba (200) começa a funcionar activando o botão (109). Premindo repetidamente este botão (109), o processo de trabalho é novamente interrompido. O sistema electrónico, com o seu controlo programável, envia, no início do doseamento e através do cabo de ligação eléctrico (110), sinais digitais para as válvulas electropneumáticas multivias (111, 112, 113, 114) que, em seguida, mudam para a sua posição aberta ou fechada definida (Tabela 1) . As válvulas electropneumáticas multivias (111-114) estão montadas num bloco distribuidor 32 pneumático (115) . O bloco distribuidor tem dois canais de alimentação (116, 117) . 0 canal de alimentação (116) está directamente ligado à alimentação de ar comprimido, e o canal distribuidor (117) está ligado por uma conduta à alimentação de vácuo. 0 vácuo é produzido por um gerador de vácuo (118), instalado no bypass (118), um injector, que é constantemente alimentado por ar comprimido, a partir da válvula (114), através da ligação do controlo eléctrico. Num modelo compacto, o bloco distribuidor (115) encontra-se, juntamente com as válvulas electropneumática multivias e o gerador de vácuo (118), directamente na caixa do controlo (100), de modo que a alimentação de ar comprimido do canal de alimentação (116) está ligada através de um acoplamento de mangueira (116'), e a cabeça da bomba está ligada através dos acoplamentos de mangueira (119', 120', 121'). Os componentes electrónicos livremente programáveis, os díodos para o indicador de funcionamento óptico, o equipamento eléctrico de rede e uma placa do circuito eléctrico não estão representados na Fig. 1. O controlo livremente programável, a bomba de diafragma, de accionamento pneumático com a cabeça da bomba (200) , liga as válvulas electropneumáticas multivias (111 — 114) e conduz a pressão pneumática existente no bloco distribuidor (115) até ao canal (116) (canal de pressão) ou ao vácuo no canal distribuidor (117) (canal de vácuo), através das linhas de controlo (capilares ou mangueiras) (119, 120, 121), nos espaços de controlo pneumático (espaços pneumáticos) (220, 221, 222) na cabeça da bomba (200) . A válvula (111) está ligada à linha de controlo (119) com a válvula de aspiração (câmara de corte inferior (210) da cabeça da bomba (200) . Segundo o mesmo esquema, a outra válvula (112) (câmara de corte superior (212)) e a válvula (113) estão ligadas à câmara de bombagem (211) da cabeça da bomba (200) . A válvula (114) fornece continuamente ar 33 comprimido ao gerador de vácuo e entra em funcionamento imediatamente após a alimentação de tensão eléctrica ao sistema electrónico. A cabeça da bomba de diafragma (200) é constituída por três placas (201, 203, 205) e tem diafragmas elásticos inseridos (202, 204), que são pneumaticamente deformáveis na zona da câmara de bombagem (211) e das câmaras de corte (210, 212) . Os diafragmas (202, 204) são ligeiramente menores do que as placas (201, 203, 205), a fim de garantir uma boa vedação contra os agentes atmosféricos. Na placa (203) existem reentrâncias que formam as câmaras de bombagem ou de corte (210, 211, 212), em que o volume de compensação das câmaras de corte (210, 212) é introduzido na placa (201) . A câmara de bombagem (211) está incorporada, com um pequeno volume de compensação na placa (205) e com a maior fracção de volume na placa média (203) . A câmara de corte (210) designa, por exemplo, a válvula de admissão da cabeça da bomba. De forma análoga, a câmara de bombagem (211), a câmara de transporte e a câmara de corte (212) representam a válvula de pressão controlável da cabeça da bomba.

Os diafragmas (202, 204) dividem as câmaras de bombagem e de corte em espaços de controlo (220, 221, 222) e em espaços do produto (230, 231, 232).

As câmaras de bombagem ou de corte (210, 211, 212) têm a forma de troncos de cone numa das metades e de cilindros no disco oposto. A placa média (203) apresenta um canal de aspiração (207) e um canal de saída (206) Ambos os canais (206, 207) são prolongados, cada um deles com um capilar soldado. Os canais (209, 208) ligam os espaços do produto (230, 231, 232) às câmaras (210, 211, 212) entre si. A câmara de bombagem (211) tem uma ranhura (213), como elemento de ligação do ponto geométrico mais profundo da reentrância da placa até à abertura de saída ou ao canal de 34 ligação (209). Também se vê claramente que entre o canal de entrada (208) e o início do canal de saída (209), com a ranhura de ligação (213), continua a existir uma distância suficientemente grande para permitir um fecho estanque das aberturas no espaço do produto da câmara de bombagem, através do diafragma (204). A cabeça da bomba (200) está ilustrada na etapa de controlo 4 (ver a tabela 1) . Na zona da câmara de corte (210) (válvula de admissão controlável), o diafragma (202) recebe pressão no lado do espaço de controlo (220) , de modo que o diafragma (202) bloqueia o canal de admissão (207) na entrada (240) (Fig. 2) e o canal de ligação (208) na saída (241) (Fig.2). Na zona da câmara de bombagem (211) (câmara de transporte) o respectivo espaço de controlo (221) recebe vácuo, de modo que a zona do diafragma de transporte activo sobrepõe-se ao disco (1001) e abre o canal de ligação de entrada e saída (208, 209). A câmara de corte (212) recebe igualmente vácuo do lado do controlo, de modo que o canal de ligação (209) e o canal de saída (206) abrem para expulsar o volume de fluido da câmara de bombagem na etapa de controlo 5 seguinte (ver a tabela 1). Pode ver-se que o movimento da membrana respectiva se estende a toda a altura da reentrância. Na Fig. 1 não estão representados os parafusos necessários para o aperto das placas desmontáveis e a compressão simultânea dos diafragmas inseridos. A sequência das etapas de controlo programáveis e a posição das válvulas (111 a 114) estão seguidamente ilustradas na Tabela 1. Significa, como sinal digital "1", ar comprimido existente. (Resultado: O diafragma é comprimido contra a placa (203) e fecha) e o sinal "0" -vácuo existente (o diafragma é levantado no espaço de controlo e abre). Logo que o controlo electrónico é alimentado com tensão eléctrica e ligado com o botão (102), o controlo programado activa as válvulas (111 bis 114) numa posição de inicial ou básica definida. Neste exemplo, o 35 controlo de um curso da bomba completo passa por cinco etapas diferentes. Se o processo de bombagem for interrompido ou suspenso, o controlo passa para a posição de arranque inicial ou básica.

Tabela 1

Passo (111) Válvula de aspiração (113) Deslocamento (112) Válvula de descarga (114) Vácuo Posição inicial 1 1 1 1 1° Passo 0 1 1 1 2o Passo 0 0 1 1 3o Passo 1 0 1 1 4o Passo 1 0 0 1 5o Passo 1 1 0 1 Regressa ao 1° passo

No processo de controlo para cada etapa de controlo 1-5 está programado e atribuído um elemento de tempo variável (não representado na tabela 1), para que as diferentes etapas de controlo consecutivas não se influenciem mutuamente e sejam completamente executadas. Os tempos de comutação das válvulas electropneumáticas são mais prolongados e, consequentemente bastante mais lentos do que o tempo necessário para o envio dos sinais digitais. Através dos elementos de tempo intermédios, a função de bombagem conforme o ciclo de controlo 1-5 (ver tabela 1) é reprodutível e totalmente executada.

Exemplo 2

Na Fig. 2 está ilustrada uma cabeça da bomba (200), composta pelas placas (201, 203, 205), em corte transversal. Podem ver-se os diafragmas elásticos fixos nos 36 planos de separação das placas (202, 204), bem como as câmaras de corte e a câmara de bombagem com as respectivas reentrâncias nas placas internas e externas. A placa externa (205) tem mais espessura, pelo que o espaço de controlo (221) aumenta ao longo do respectivo volume de compensação. O espaço de controlo é adicionalmente aumentado com uma pequena reentrância cilíndrica (1000) e um orifício roscado, que é executado de dentro para fora. No espaço de controlo alargado, o disco escalonado (1001) está equipado, de um dos lados, com um cilindro, no qual está fixada uma haste roscada que passa através da placa externa (1002), de modo que, com uma pequena rotação da porca recartilhada externa (1003), fixada à haste roscada (1002), o disco (1001) move-se ou desloca-se axialmente no espaço de controlo. A haste roscada é removida e fixada de forma destacável, com dois pinos (1004), ao cilindro colector. No cilindro de um dos lados do disco que se encontra no espaço de controlo, está posicionado um empanque (1005) para selar, de dentro para fora, o espaço de controlo ao qual foi aplicada pressão pneumática. O disco (1001) está dotado de vários orifícios (1007) e de um anel concêntrico (1008), a fim de facilitar a aplicação de pressão a todo o espaço de controlo e impedir o fecho do orifício (1006) em caso de retorno completo do disco. A alimentação ou aplicação de ar comprimido por vácuo decorre através do orifício deslocado lateralmente (1006) . Na Fig. 2, o disco ajustável tem o contorno de uma secção esférica, sendo portanto adaptado ao contorno da reentrância do lado do processo.

Se a haste roscada estiver dotada, por exemplo, de uma rosca fina, o disco (1001), com uma pequena rotação manual da porca recartilhada (1003), pode ser deslocado axialmente e, portanto, o curso do diafragma, que determina simultaneamente o volume de fluido a transportar, pode ser alterado. 37 A Fig. 2a e 2b mostram outras variantes, designadamente diversos contornos do disco móvel. 0 contorno do disco do lado do diafragma (1001') na Fig. 2a é plano, ao passo que o contorno do disco (1001") na Fig.2b mostra um tronco de cone. Além disso, as duas figuras mostram que o disco pode ser fabricado com um cilindro de um lado, e a haste roscada directamente aplicada, a fim de reduzir ao máximo o número de componentes, os custos e o trabalho de montagem. A Fig. 2c mostra uma outra forma de execução do disco móvel (1001"'), em que o contorno do disco da câmara de bombagem está adaptado. O disco está furado de um lado, o que permite ligar a conduta de controlo directamente ao disco, suprimindo-se assim a ligação de energia (1006) na placa (205).

Exemplo 3 A figura 3 mostra, em corte transversal, o exemplo da segmentação em câmaras do diafragma de uma bomba (204). Na parte superior da figura, o diafragma segmentado em câmaras (204) não está em condições de funcionamento, ao passo que, na parte inferior da figura, o espaço de controlo (221) do diafragma (204 ') está sob pressão e o diafragma desloca-se. Também se observa que o diafragma está fixado entre as placas (203, 205) e que na placa (203) se encontram partes dos canais de ligação (208, 209). O diafragma da bomba está fixado na zona externa entre as placas, enquanto que, no centro, o diafragma está aberto, de modo que os elementos da câmara de ambos os lados (1100, 1101) podem ser fixados. Os elementos da câmara têm um anel externo concêntrico arrendondado até ao diafragma elástico (1102, 1103), de modo que, enquanto os elementos da câmara são aparafusados, a superfície do diafragma abrangida deixa de estar sujeita à aplicação de força. É conveniente que o contorno do elemento da câmara (1104) do lado do processo seja adaptado ao contorno da 38 reentrância, para que o volume do espaço morto da câmara de bombagem não aumente substancialmente. Se o elemento da câmara do lado do produto estiver equipado ou revestido com uma pelicula elástica (1105), os canais de ligação podem ficar hermeticamente fechados quando o diafragma se encontrar sob carga. Na Fig. 3 pode ver-se que, se ocorrer uma deformação plástica de um elastómero, o grau de deformação causado pela pequena deflexão, e que deve ser considerado dependente do diâmetro do diafragma, é negligenciável. Os elementos da câmara dão a possibilidade de utilizar também materiais de diafragma que seriam menos adequados devido à elevada deformação permanente. A Fig. 3b representa esquematicamente uma bomba de diafragma, composta por três placas (201; 203, 205), mostrando especialmente que os canais de ligação (208, 209) e as secções do canal de entrada e de saída (207; 206) estão sob um ângulo, para que não ocorram grandes perdas de pressão se os fluxos mudarem rapidamente.

Exemplo 4 A Fig. 3a mostra uma bomba de duplo diafragma, com válvulas controláveis, composta por três placas, e em que todas as câmaras de bombagem e de corte foram instaladas na placa média. Vê-se que o canal de entrada (300) tem a forma de um T e liga as câmaras de corte esquerda e direita do lado da aspiração (301, 301'), pelo que as duas câmaras de corte têm um canal de entrada comum. De cada câmara de corte sai um canal de ligação curvo (302, 302') até à câmara de bombagem (303, 303'). A zona de descarga a jusante da bomba de duplo diafragma encontra-se numa posição praticamente invertida em relação à zona de entrada. Os canais de ligação (304, 304') ligam as câmaras de bombagem (303, 303') às câmaras de corte, (305, 305') no lado da saída, e as câmaras de corte do lado de saída estão ligadas a um canal de saída (306) comum. Neste exemplo está descrita uma bomba de duplo diafragma, com um canal de 39 passagem interno segmentado. Este exemplo mostra a bomba de duplo diafragma equipada com discos móveis (1001) , para um possível funcionamento em curso parcial. A figura 3a não mostra os elementos de ligação desmontáveis das placas e a cabeça da bomba não está em serviço. A direcção do fluxo da bomba de duplo diafragma está indicada por setas.

Exemplo 5

As Fig. 4, 4a mostram uma perspectiva frontal de uma placa média (placa 400), com quatro câmaras de corte (1200, 1201, 1202, 1203) associadas a uma câmara de diafragma (1205) . As câmaras são formadas por reentrâncias com a forma de uma secção esférica (calota). Cada câmara de corte tem um canal de ligação (1206) com a câmara de bombagem central (1205) . Além disso, cada duas câmaras de corte estão dotadas de um canal de entrada separado (1207, 1208) e duas câmaras de corte, com um canal de saída separado (1209, 1210) . Neste exemplo de modelo podem ser transportadas duas substâncias diferentes, de forma sequencial ou alternada, com uma cabeça da bomba. Numa aplicação no sector farmacêutico também foi possível utilizar o segundo canal de entrada para bombar um fluido de limpeza e iniciar um processo de limpeza. Verifica-se uma utilização alternativa do segundo canal quando se realiza uma ligação a vapor e se consegue iniciar um processo de esterilização a qualquer momento. Assim, por exemplo, o canal de entrada (1207) pode ser ligado a uma conduta para uma substância a dosear. Durante o processo de aspiração, a substância passa à câmara de bombagem (1205), de onde é impelida para o canal de saída (1209), através da câmara de corte (1202). Um processo de esterilização requer uma ligação ao vapor no canal de entrada (1208) . O vapor poderia passar pela câmara de corte (1201) e chegar à câmara de bombagem (1205) para seguidamente passar por um canal de ligação em direcção à câmara de corte (1203) e ao canal de saída (1210) . Na área de aplicação farmacêutica, 40 os processos de doseamento ou bombagem e as etapas de esterilização ocorrem sequencialmente. Desse modo, graças a um accionamento separado da câmara de bombagem e da câmara de corte o custo da automatização é reduzido. A Fig. 4 mostra uma ranhura colectora, curva (1215), na câmara de bombagem (1205), e orifícios (1216) para o alojamento de tirantes ou elementos de fixação desmontáveis, com os quais se podem fixar as três placas. A Fig. 4 mostra claramente a câmara de bombagem, os canais de ligação (por exemplo, 1206), e uma ranhura (1215) para uma melhor descarga de produto da câmara de bombagem. A Fig. 4a mostra claramente as câmaras de corte, com aberturas de entrada e saida. A Fig. 4b ilustra esquematicamente um circuito de câmaras, com uma câmara de bombagem (1205) e seis câmaras de corte (por exemplo, 1200), que estão representadas na figura em circulo, canais de entrada (1207, 1208, 1213) e canais de saida (1209, 1210, 1214) combinados. Graças ao comando separado de cada câmara é possível ligar de forma sequencial ou alternada vários fluxos de fluidos diferentes, através de uma câmara de bombagem (1205) comum a todos os canais de saída existentes.

Nas Fig. 4, 4a, 4b vê-se que uma câmara de bombagem com mais de três câmaras de corte e os canais de entrada e saída correspondentes, pode ser utilizada para um sistema de colheita de amostras automático. Assim, por exemplo, de um reactor ou de uma conduta de transporte de produto através do canal de entrada (1207), com câmara de corte da câmara de bombagem (1205) e do canal de saída (1209), é possível criar um circuito de bombagem no bypass. Se, num dado momento, se pretender uma amostra de substância do reactor, por exemplo, o canal de saída (1209) fecha e o canal de saída (1210) abre, permitindo extrair uma quantidade suficiente de substância como amostra, através da câmara de bombagem (1205) . Após a colheita de amostras, a câmara de bombagem é lavada com um detergente inerte, 41 através do canal de entrada (1208), e o líquido de limpeza pode ser descarregado separadamente, através do canal de saída (1214). O canal de entrada (1213) está previsto, por exemplo, para um processo de esterilização final, depois de terminada a reacção.

Exemplo 6 A Fig. 5 ilustra uma bomba de diafragma como válvula distribuidora multivias, composta por três placas com uma forma análoga à estrutura da bomba. Além disso, observa-se a presença de diafragmas elásticos (1303, 1304) entre as placas (1300, 1301, 1302) que dividem as reentrâncias da placa média num espaço para o produto e um espaço de controlo. Nesta ilustração, os espaços de controlo das câmaras não estão expandidos. Por isso, os diafragmas da zona de separação estão hermeticamente adjacentes às placas externas. Através das placas externas (1300, 1302), as uniões pneumáticas (1305, 1306, 1307) estão assinaladas por setas duplas. A válvula distribuidora mostrada na figura está aberta. Assim, por exemplo, os diafragmas elásticos são desviados através da aplicação de uma pressão pneumática e, por conseguinte, os canais de ligação fecharam. Se a pressão pneumática for aliviada, os canais de ligação nas câmaras de produto abrem e o fluido consegue passar. A Fig. 5 ilustra uma válvula distribuidora multivias, que tem um canal de entrada central (1308), na placa externa (1300), seguido de um canal de ligação (1309) ao espaço do distribuidor. O espaço do distribuidor tem dois canais de ligação (1311, 1312) a câmaras de corte de menores dimensões (1314 1313) que, por sua vez, têm canais de saída (1315, 1316) para a descarga dos fluidos. Vê-se que, por exemplo, uma unidade de controlo electropneumático associada tem de comandar pelo menos duas câmaras para desimpedir uma via de comutação para a passagem de uma substância. Neste exemplo, a válvula distribuidora multivias ou a válvula de distribuição pode direccionar uma 42 substância transportada para o canal de saída esquerdo (1315) ou para o canal de saída direito (1316) . Para efeitos de limpeza, os dois canais de saída podem ser abertos em simultâneo, o que permite uma distribuição paralela. A unidade de controlo electropneumática não necessita de um gerador de vácuo, porque o fornecimento de fluido tem geralmente uma pressão de saída.

Nos planos de separação das placas (1301, 1302), os canais de ligação estão incorporados num dos lados da superfície da placa (1301) . Desse modo, e graças ao diafragma de grande superfície integrado, todos os canais de ligação são hermeticamente fechados entre si e para o exterior. Por isso, as válvulas distribuidoras multivias nos planos de separação das placas são preferencialmente dotadas de películas elásticas, em toda a superfície, de modo a facilitar a montagem e simplificar os processos, em caso de limpeza. Devido ao fornecimento central de uma substância a distribuir, está prevista uma abertura circular na película elástica (1303), para que o canal de entrada (1308) e o canal de ligação (1309) tenham uma ligação por onde o fluxo possa passar.

As câmaras de distribuição e corte podem ser controladas por exemplo com ar comprimido ou com um fluido hidráulico. No entanto, também se podem utilizar accionamentos electromagnéticos. As placas da válvula de distribuição multivias estão ligadas entre si, mas podem ser desmontadas. A Fig. 6 apresenta esquematicamente a placa média de uma válvula distribuidora multivias. Vê-se um canal de entrada central de produto (1308), com uma câmara de distribuição (1310) e uma variedade de canais de ligação (1312) com câmaras de corte associadas (1314) e os canais de saída seguintes (1316) . Com este modelo é possível, por exemplo, direccionar um fluido de forma sequencial ou paralela a uma multiplicidade de utilizadores, tendo de 43 existir sempre duas câmaras abertas.

Se o canal de entrada central (1308') estiver fechado, como se vê na Fig. 6a, e por exemplo dois canais de saida (1400, 1401) forem convertidos em canais de entrada e ligados a diversos dispositivos de alimentação de produto, existe a possibilidade de bombar ambos os produtos em série para cada canal de saida associado.

Exemplo 7 A Fig. 7 apresenta o exemplo de um circuito de bombagem, para colheita e preparação de amostras. Duas bombas de diafragma (700, 700') conforme a Fig. 4 foram combinadas com uma câmara de mistura (701) . Todas as partes funcionais foram instaladas em três placas de bomba ampliadas. As bombas de diafragma têm uma câmara de bombagem (702') e cada câmara de bombagem tem quatro câmaras de corte associadas (703, 704, 705, 706 e 703', 704 ', 705', 706 '). Às câmaras de corte estão associados canais de entrada e saida (assinalados por setas de fluxo na figura). Na Fig. 7 estão representados todos os componentes para uma colheita de amostras automática, seguida do processamento e transporte até um dispositivo de análise associado. Não apresentamos a unidade de comando para o controlo separado das câmaras.

Na Fig. 7 vê-se que existe a possibilidade de aspiração de uma amostra de substância se o canal de entrada (707) e o canal de saida (708) estiverem ligados a um reactor. Através do canal de entrada (707), da válvula de admissão (704), da câmara de bombagem (702) da válvula de pressão (705) e do canal de saida (708), é possivel bombar constantemente uma quantidade de substância do vaso de reacção No momento pretendido, por exemplo, o controlo muda, de modo que a válvula de pressão (705) fecha e a válvula (706) abre e, com o volume da câmara de bombagem conhecido, uma quantidade definida da substância passa do canal de saida da válvula (706) para a câmara de mistura 44 (701). Logo que a amostra é transferida, a bomba (700') arranca, para formar igualmente um circuito de bombagem até à câmara de mistura, sendo que o canal de entrada da válvula (704') e o canal de saida da válvula (705') estão ligados à câmara de mistura. Nessa altura, a bomba (700) pode, paralelamente ao circuito de bombagem que entra em serviço, e através do canal de entrada (709) e da válvula (703), com a válvula (704) simultaneamente fechada, transportar um diluente adicional até à câmara de mistura, onde o diluente se mistura com a amostra de substância. Após o processo de mistura através da bomba (700), a amostra de substância diluida é transportada para um possível analisador. A válvula (705 ') fecha e a válvula (706') abre. Com base na soma de todos os cursos das bombas de alimentação até à câmara de mistura, com o mesmo número de cursos, a amostra preparada é removida através do canal de saída (710) e eventualmente encaminhada para análise. Além disso, o canal de entrada (709) é prolongado até à válvula (703'), para que a segunda bomba também possa ser lavada com diluente, após o transporte da amostra, se estiverem instaladas as válvulas apropriadas.

Exemplo 8 A Fig. 8 representa esquematicamente duas placas (800, 801), com um diafragma elástico fixo (802). Na placa (800) está indicado o espaço de bombagem do lado do produto (800') e na placa (801) o espaço de controlo (801') da câmara de bombagem. Segundo a invenção, o movimento ou deformação do diafragma ocorre sempre entre a parede delimitadora do espaço de controlo e a parede delimitadora da câmara de bombagem, de modo que o movimento máximo do diafragma é definido pelos contornos das câmaras.

Além disso, vê-se que, no primeiro caso de carga, o diafragma fixo e accionado pneumaticamente nas placas (comprimento da corda 807) se pode deformar até à altura da câmara (804), assumindo o comprimento do arco (803). 45

No segundo caso de carga, a câmara expande-se até à altura da câmara (806), com o comprimento do arco (805), de modo que a membrana, com base no comprimento da corda, deforma-se bastante mais do que no primeiro caso de carga. As deformações maiores do diafragma dão origem à formação de vincos plásticos, de forma que o curso de transporte individual e, consequentemente, o importante volume de deslocamento, diminuem devido a esses vincos. Além disso, a formação de vincos no diafragma impede o fecho hermético dos canais de entrada e saída nas câmaras de bombagem e de corte.

Esta constatação leva a que a geometria das câmaras de bombagem e de corte, e a consequente dilatação do diafragma, tenham influência na precisão do doseamento. Se a câmara de bombagem tiver um dimensionamento óptimo (segundo caso de carga), na forma de superfície de uma secção circular com um diâmetro de cerca de 255 milímetros, e uma altura da câmara de cerca de 1,5 milímetros, não há deformação permanente do diafragma. O comprimento da corda calculado e o comprimento do arco correspondente é aproximadamente de 39 mm. Daí resulta que, neste exemplo, não ocorre qualquer deformação permanente do diafragma.

Na prática, a cabeça de doseamento é regulada com um disco móvel (1001) na posição inicial, de modo que o diafragma não é deformado. Durante o processo de bombagem, o curso de bombagem no espaço geométrico pré-definido da câmara de bombagem pode diminuir através do ajustamento do disco móvel (1001). O dimensionamento da deformação do diafragma baseia-se principalmente no contorno da câmara do lado do produto. 46

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição

• DE 10216146 A

• US 3741687 A

Lisboa, 12/01/2010

Claims (10)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Cabeça da bomba dividida em várias partes, abrangendo pelo menos três placas rígidas (201, 203, 205) e pelo menos dois diafragmas elásticos (201, 203, 205) entre estas placas (204, 202), em que os planos (201, 203, 205) formam pelo menos uma câmara de bombagem (211) e pelo menos duas câmaras de corte (210, 212), especialmente na geometria de uma secção esférica, uma zona esférica, um cilindro ou um tronco de cone, com uma abertura de entrada (240) e uma abertura de saída (241) cada para o material a transportar, e a câmara de bombagem (211) e as câmaras de corte (210, 212), juntamente com um canal de entrada (207), os canais de ligação (208) e (209) e um canal de saída (206) , que formam um canal de passagem, em que a câmara de bombagem (211) e as câmaras de corte (210, 212) estão separadas através dos diafragmas (204, 202) num espaço do produto (230, 231, 232) e num espaço de controlo (220, 221, 222) cada, e os espaços de controlo (220, 221, 212) apresentam condutas de controlo (119, 120, 121) que estão ligadas a uma unidade de controlo (100, 115) , caracterizada pelo facto de o plano externo (205) estar devidamente configurado para receber o disco móvel, o que aumenta o espaço de controlo da câmara de bombagem e de, neste, estar alojado um disco de movimento axial (1001), com haste prolongada colocada de um dos lados (1002), de modo a que a haste instalada de um lado do disco móvel seja prolongada para além da cabeça de doseamento e possa ser ajustada manualmente fora da bomba (1003), e também pelo facto de o disco móvel que se encontra no espaço de controlo (1003) descrever um movimento axial, reduzindo ou aumentando o curso máximo definido na câmara de bombagem, de modo a que o volume de fluido doseado por curso de transporte seja variável e a bomba funcione em regime de curso parcial, sem que o volume de espaço morto no espaço do produto seja 2 alterado; a área do disco móvel é ligeiramente menor do que a área do diafragma de transporte activo e a distância média da entrada e saída adjacentes a cada câmara de bombagem e câmara de corte têm duas a dez vezes o diâmetro hidráulico maior da respectiva abertura de entrada (240) ou de saída (241) .

2. Bomba de diafragma segundo a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de se tratar de uma bomba de diafragma duplo, composta por três placas, e em que todas as câmaras de bombagem e de corte estão instaladas na placa média.

3. Bomba de diafragma segundo a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo facto de na placa média estarem instaladas pelo menos três e de preferência 4 câmaras de corte (1200, 1201, 1202, 1203) de uma câmara da bomba de diafragma (1205) .

4. Bomba de diafragma segundo uma ou mais das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo facto de o disco (1001), com haste prolongada (1002) e com accionamento pneumático, eléctrico, hidráulico ou piezoeléctrico estar adaptado para uma regulação de precisão, automatizada, do curso parcial, pelo movimento de rotação ou elevação.

5. Bomba de diafragma conforme uma ou mais das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo facto de os segmentos de ligação ou segmentos parciais dos canais de entrada ou de saída estarem na diagonal.

6. Bomba de diafragma, conforme uma ou mais das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo facto de lhe estarem associados vários canais de entrada ou de saída, com câmaras de corte de uma câmara de bombagem e de, em 3 pelo menos um canal de saída, estar prevista uma câmara de mistura para receber uma quantidade de amostra, e ainda pelo facto de à câmara de mistura estar associada uma segunda câmara de bombagem, com vários canais de abertura e de saída, e câmaras de corte para bombar a quantidade de amostra recebida na câmara de mistura, de modo a que, no caso de transporte de um diluente separado até à câmara de mistura, a amostra que lá se encontra possa ser diluída ou misturada para ser retirada por bombagem e analisada a amostra diluída depois da mistura.

7. Bomba de diafragma conforme uma ou mais das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo facto de ser constituída por 3 placas e poder ser utilizada como válvula distribuidora multivias.

8 . Utilização da bomba de diafragma, conforme uma ou mais das reivindicações 1 a 7, como dispositivo de transporte ou como sistema de colheita de amostras, ou ainda em equipamentos de enchimento e instalações de enchimento.

9. Utilização da bomba de diafragma segundo a reivindicação 8, como válvula distribuidora multivias, caracterizada pelo facto de ser composta por um canal central de entrada do material (1308'), com uma câmara distribuidora (1310') e uma variedade de canais de ligação (1312'), com câmaras de corte associadas (1314') e canais de saída seguintes (1316').

10. Utilização de uma bomba de diafragma, segundo a reivindicação 9, caracterizada pelo facto de as câmaras terem reentrâncias de dimensão igual e serem separadamente controláveis, de modo a que, para a passagem de um material, pelo menos duas câmaras sejam simultaneamente abertas, na direcção desejada do fluxo, e todas as câmaras 4 4 controlo sejam accionadas por uma unidade de descentralizada. Lisboa 12/01/2011 1/10 Fig. 1

2/10

1003 1006 1007

3/10 Fig. 2a Fig. 2b Fig. 2c 100Γ ,1007'

4/10 3 204 203

5/10 Fig. 3a

6/10 Fig. 4a Fig. 4

1200 7/10

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9/10

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801' 802