PT1832745T

PT1832745T - Pump system

Info

Publication number: PT1832745T
Application number: PT61109211T
Authority: PT
Inventors: Radtke Falk; Schmickler Manfred; Ochel Wolfgang; Schaffernicht Helmut
Original assignee: Philip Morris Products Sa
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2018-01-29
Also published as: HUE037652T2; PL1832745T3; ES2653154T3; EP1832745A1; EP1832745B1

Description

DESCRIÇÃO SISTEMA DE ΒΟΜΒΑ A presente invenção refere-se a um novo sistema de bomba adequado para gases, líquidos e particularmente aerossóis.The present invention relates to a novel pump system suitable for gases, liquids and particularly aerosols.

Os sistemas de bomba de aerossol conhecidos são usados, por exemplo, nas chamadas máquinas para fumar, permitindo o consumo de cigarro reprodutível em condições padrão de acordo com DIN ISO 3308 ou DIN ISO 4387. Um aerossol é, por exemplo, a mistura condensada e arrefecida de gases que passam por um cigarro e emitem através da extremidade final de um cigarro.Known aerosol pump systems are used, for example, in so-called smoking machines, enabling the consumption of reproducible cigarettes under standard conditions in accordance with DIN ISO 3308 or DIN ISO 4387. An aerosol is, for example, the condensed mixture and cooled from gases which pass through a cigarette and emit through the final end of a cigarette.

Em operação, uma máquina de fumar cigarros fuma um cigarro automaticamente em uma série de baforadas. Durante cada baforada, uma bomba de pistão executa primeiro um curso de sucção de acordo com um perfil de fluxo de sucção. O curso de sucção extrai o fumo do cigarro no cilindro da bomba. Em seguida, a bomba de pistão executa um curso de exaustão de acordo com um perfil de fluxo de volume de exaustão para esgotar o fumo do cilindro da bomba. O fumo é, por exemplo, transportado para um dispositivo de análise para analisar os constituintes de fumo.In operation, a cigarette smoking machine automatically smokes a cigarette in a series of puffs. During each puff, a piston pump first runs a suction stroke according to a suction flow profile. The suction stroke extracts cigarette smoke into the pump cylinder. Thereafter, the piston pump performs an exhaust stroke according to an exhaust volume flow profile to exhaust the smoke from the pump cylinder. The smoke is, for example, transported to an analysis device to analyze the smoke constituents.

Essa máquina de fumar com um sistema de bomba de um pistão é revelada na patente alemã DE3537580. Esta máquina de fumar compreende ainda um acionamento programável para o sistema de bomba de pistão que permite a aplicação de diferentes perfis de fluxo de sucção ou de exaustão durante as baforadas.This smoking machine with a one-piston pump system is disclosed in the German patent DE3537580. This smoking machine further comprises a programmable drive for the piston pump system which allows the application of different suction or exhaust flow profiles during the puffs.

A WO 2005/106246 Al descreve um sistema de válvula para um dispositivo no qual uma primeira e segunda bomba de pistão absorvem um fluído através de uma entrada de fluído e descarregam o mesmo de forma sem pulso através de uma saída de fluído. A válvula é composta por uma única válvula rotativa que engloba oito posições de comutação e que requer apenas uma unidade de acionamento.WO 2005/106246 A1 discloses a valve system for a device in which a first and second piston pump absorbs a fluid through a fluid inlet and discharges it without pulse through a fluid outlet. The valve is composed of a single rotary valve which comprises eight switching positions and requires only one drive unit.

Nos sistemas de bombas de aerossol existentes, particularmente para máquinas de fumar, o aerossol é transportado em um fluxo descontínuo devido aos movimentos alternativos de sucção e exaustão da bomba de pistão. Para melhorar a qualidade das medidas dos constituintes de fumo, seria desejável que o aerossol pudesse ser fornecido em fluxo continuo ou fluxo de volume. É o objetivo da presente invenção proporcionar um sistema de bombagem, particularmente um sistema de bomba adequado para aerossóis, que é capaz de proporcionar um fluxo substancialmente continuo ou fluxo de volume.In existing aerosol pump systems, particularly for smoking machines, the aerosol is transported in a discontinuous flow due to the reciprocating suction and exhaust movements of the piston pump. In order to improve the quality of the measurements of the smoke constituents, it would be desirable for the aerosol to be supplied in either a continuous stream or a volume flow. It is the object of the present invention to provide a pumping system, particularly a pump system suitable for aerosols, which is capable of providing a substantially continuous flow or volume flow.

De acordo com a presente invenção é proporcionado um sistema de bomba, que compreende: uma primeira bomba de pistão, um primeiro motor para dirigir a primeira bomba de pistão, uma segunda bomba de pistão, um segundo motor para dirigir a segunda bomba de pistão, - uma válvula de controlo direcional compreendendo uma entrada, uma salda, um primeiro conector conectado a uma primeira linha, e um segundo conector conectado a uma segunda linha, - em que, em uma primeira posição da válvula, a válvula conecta o primeiro conector à saída e o segundo conector à entrada e - em que, em uma segunda posição da válvula, a válvula conecta o segundo conector à saída e o primeiro conector à entrada e um acionamento de válvula para conduzir a válvula da referida primeira posição para a referida segunda posição e vice-versa, - a válvula compreendendo canais para as ligações do primeiro conector à saída e o segundo conector à entrada, quando na primeira posição e para as ligações do segundo conector à saida e ao primeiro conector à entrada, quando na segunda posição, - em que a primeira linha conecta o primeiro conector (32) à primeira bomba (10) , e em que a segunda linha conecta o segundo conector (34) à segunda bomba (12), caracterizado por os canais, tendo a primeira linha e a segunda linha a mesma área de seção transversal. O sistema de bomba de acordo com a presente invenção é adequado para bombear qualquer aerossol, gás, liquido ou suspensão.According to the present invention there is provided a pump system, comprising: a first piston pump, a first engine for driving the first piston pump, a second piston pump, a second motor for driving the second piston pump, - a directional control valve comprising an inlet, an outlet, a first connector connected to a first line, and a second connector connected to a second line, - wherein, in a first position of the valve, the valve connects the first connector to the first connector and the second connector at the inlet and wherein in a second position of the valve the valve connects the second connector to the outlet and the first connector to the inlet and a valve drive to drive the valve from said first position to said second position and vice versa, - the valve comprising channels for the connections of the first connector to the outlet and the second connector to the inlet, when in the first position and for the (2), wherein the first line connects the first connector (32) to the first pump (10), and wherein the second line connects the second connector (34) to the first connector ) to the second pump (12), characterized in that the channels, the first line and the second line having the same cross-sectional area. The pump system according to the present invention is suitable for pumping any aerosol, gas, liquid or slurry.

Ao alternar os cursos de sucção das duas bombas, bem como os cursos de exaustão das bombas, pode-se produzir um fluxo substancialmente continuo ou um fluxo de volume. O fluxo de volume só é interrompido pelo tempo de comutação da válvula, ou seja, o tempo necessário para alternar entre a primeira posição e a segunda posição da válvula. O tempo de comutação pode ser vantajosamente reduzido através da conceção apropriada da geometria da válvula, por exemplo como descrito abaixo.By alternating the suction strokes of the two pumps as well as the exhaust strokes of the pumps, a substantially continuous flow or a volume flow can be produced. The volume flow is only interrupted by the valve switching time, ie the time required to switch between the first position and the second position of the valve. The switching time can be advantageously reduced by appropriate design of the valve geometry, for example as described below.

Um fluxo de volume substancialmente contínuo com interrupção mínima é particularmente vantajoso se o sistema de bomba estiver conectado na sua saida à entrada de um instrumento de análise de aerossol, por exemplo como parte de uma máquina de fumar. Um tal instrumento de análise de aerossol compreende uma câmara de aerossol e um ou mais sensores dentro desta câmara, de modo que as condições de medição para medir, por exemplo, constituintes de fumo são substancialmente constantes. Exemplos de tais instrumentos de análise de aerossóis são a captura ou exposição de sistemas de fumo de cigarro que são necessários para pesquisas de química de fumo ou toxicologia.A substantially continuous volume flow with minimal interruption is particularly advantageous if the pump system is connected at its outlet to the inlet of an aerosol analyzer, for example as part of a smoking machine. Such an aerosol analyzer comprises an aerosol chamber and one or more sensors within this chamber, such that the measurement conditions for measuring, for example, smoke constituents are substantially constant. Examples of such aerosol analyzer instruments are the capture or exposure of cigarette smoke systems that are required for smoke chemistry or toxicology research.

Numa forma de realização preferida, o sistema de bomba da invenção compreende ainda uma unidade de controlo ligada à primeira bomba de pistão, à segunda bomba de pistão e ao acionamento de válvula, a unidade de controlo que controla os dois motores de bomba de pistão e o acionamento de válvula de modo que quando a válvula está na primeira posição, a primeira bomba executa um curso de exaustão enquanto a segunda bomba executa simultaneamente um curso de sucção e, quando a válvula está na segunda posição, a segunda bomba executa um curso de exaustão enquanto a primeira bomba executa simultaneamente um curso de sucção.In a preferred embodiment, the pump system of the invention further comprises a control unit connected to the first piston pump, the second piston pump and the valve drive, the control unit controlling the two piston pump motors and the first pump performs an exhaust stroke while the second pump simultaneously performs a suction stroke and, when the valve is in the second position, the second pump performs a flow stroke. while the first pump simultaneously runs a suction stroke.

Numa outra forma de realização preferida, a unidade de controlo do sistema de bomba é capaz de gerar vários perfis de fluxo de volume na entrada, bem como na saida. De preferência, a unidade de controlo conduz de forma independente as duas bombas de pistão, de modo que os perfis de fluxo de volume resultantes das bombas de pistão possam ser iguais ou diferentes. Mais preferencialmente, as configurações para os perfis de fluxo de volume são configuradas individualmente para cada ciclo de curso do pistão. Os perfis de fluxo de volume podem ser sinusoidais, como o perfil padrão ISO, retangular, trapezoidal ou qualquer perfil de fluxo de volume definido individualmente, por exemplo, registado durante o fumo de tabaco.In another preferred embodiment, the pump system control unit is capable of generating various volume flow profiles at the inlet as well as at the outlet. Preferably, the control unit independently drives the two piston pumps, so that the volume flow profiles resulting from the piston pumps can be the same or different. More preferably, the configurations for the volume flow profiles are individually configured for each stroke stroke of the piston. The volume flow profiles may be sinusoidal, such as the standard ISO, rectangular, trapezoidal profile or any individually defined volume flow profile, for example, recorded during tobacco smoke.

Numa outra forma de realização preferida, a unidade de controlo do sistema de bomba está configurada para variar os parâmetros de funcionamento do sistema de bomba, tais como a forma dos perfis de fluxo de volume, volume do curso da bomba, duração do curso da bomba, período do curso da bomba, curso da bomba de exaustão duração e número de cursos de bomba por objeto de análise. Em combinação com uma máquina de fumar, um traço representa as baforadas individuais geradas, por exemplo, por um cigarro, um charuto ou um cachimbo.In another preferred embodiment, the pump system control unit is configured to vary the operating parameters of the pump system, such as the shape of the volume flow profiles, stroke stroke volume, stroke stroke duration , pump stroke period, exhaust pump stroke duration and number of pump strokes per analysis object. In combination with a smoking machine, a dash represents the individual puffs generated, for example, by a cigarette, a cigar, or a pipe.

Numa outra forma de realização preferida, a unidade de controlo do sistema de bomba está configurada para sincronizar a operação do sistema de bomba com processos externos. A unidade de controlo pode estar na posição mestre, sincronizando processos ou instrumentos externos ou operando como um escravo, desencadeada por um instrumento externo como, por exemplo, uma máquina para fumar.In another preferred embodiment, the pump system control unit is configured to synchronize the operation of the pump system with external processes. The control unit may be in the master position, synchronizing external processes or instruments or operating as a slave, triggered by an external instrument such as a smoking machine.

De preferência, a unidade de controlo está configurada para adaptar cilindros e pistões de tamanho diferente para as bombas de pistão. A configuração da unidade de controlo pode ser realizada por meio de uma consola do operador, um servidor web a bordo ou ambos.Preferably, the control unit is configured to adapt cylinders and pistons of different size to the piston pumps. The configuration of the control unit can be performed by means of an operator console, an on-board web server or both.

De preferência, o sistema de bomba permite gerar perfis de fluxo reproduzíveis na fonte de geração de aerossóis, por exemplo o cigarro, independente de resistências de fluxo adicionais ou volumes vazios de, por exemplo, sistemas de captura ou exposição.Preferably, the pump system allows generating flow profiles reproducible at the aerosol generating source, for example the cigarette, irrespective of additional flow resistances or empty volumes of, for example, capture or display systems.

Numa outra forma de realização preferida, o perfil de fluxo de volume ou perfis do curso de exaustão da primeira bomba ou da segunda bomba ou ambas as bombas são diferentes do perfil de fluxo do curso de sucção da primeira bomba ou da segunda bomba. De preferência, o perfil de fluxo do curso de exaustão da primeira bomba pode ser o mesmo que o perfil de fluxo do curso de exaustão da segunda bomba ou que o perfil de fluxo do curso de sucção da primeira bomba é o mesmo que o perfil de fluxo do curso de sucção da segunda bomba ou ambos. Por exemplo, os movimentos de exaustão de ambas as bombas podem ter o mesmo perfil retangular, enquanto os cursos de sucção de ambas as bombas podem ter o mesmo perfil sinusoidal de acordo com os requisitos ISO para máquinas de fumar cigarros. Em alternativa, o perfil de fluxo de volume de sucção pode imitar qualquer perfil de fluxo de volume definido individualmente, por exemplo, um perfil registado durante o ato de fumar. A válvula compreende canais para as ligações do primeiro conector à saída e o segundo conector à entrada, quando na primeira posição e canais para a ligação da segunda posição. Além disso, uma primeira linha conecta o primeiro conector à primeira bomba, e uma segunda linha conecta o segundo conector à segunda bomba, em que os canais, a primeira linha, a segunda linha, a entrada e a saída têm uma área de seção transversal constante ao longo de todo o seu comprimento. A área de seção transversal constante reduz as perdas de deposição de um aerossol nas superfícies dos dutos de transporte de aerossóis no sistema de bomba que, de outra forma, contaminaria o sistema de bomba. Isso reduz vantajosamente o tempo de inatividade do sistema de bomba para limpeza. De preferência, as partes do sistema de bomba que podem entrar em contato com o aerossol, são feitas de materiais inertes adequados, como vidro, aço inoxidável, borracha de flúor (FKM) ou polieteretercetona (PEEK) ou outro, para reduzir a interação química do aerossol com as superfícies do sistema de bomba.In another preferred embodiment, the volume flow profile or profiles of the exhaust stroke of the first pump or the second pump or both pumps are different from the flow profile of the suction stroke of the first pump or the second pump. Preferably, the flow profile of the exhaust stroke of the first pump may be the same as the flow profile of the exhaust stroke of the second pump or that the flow profile of the suction stroke of the first pump is the same as the profile of flow of the second pump or both. For example, the exhaust movements of both pumps may have the same rectangular profile, while the suction strokes of both pumps may have the same sinusoidal profile in accordance with the ISO requirements for cigarette smoking machines. Alternatively, the suction volume flow profile may mimic any individually defined volume flow profile, for example, a profile recorded during smoking. The valve comprises channels for the connections of the first connector to the outlet and the second connector to the inlet, when in the first position and channels for the connection of the second position. In addition, a first line connects the first connector to the first pump, and a second line connects the second connector to the second pump, wherein the channels, the first line, the second line, the inlet and the outlet have a cross- constant along its entire length. The constant cross-sectional area reduces aerosol deposition losses on the surfaces of the aerosol delivery ducts in the pump system which would otherwise contaminate the pump system. This advantageously reduces the downtime of the pump system for cleaning. Preferably, the parts of the pump system which may come in contact with the aerosol are made of suitable inert materials such as glass, stainless steel, fluorine rubber (FKM) or polyetheretherketone (PEEK) or other, to reduce the chemical interaction of the aerosol with the surfaces of the pump system.

Numa outra forma de realização preferida, os canais, a primeira linha e a segunda linha não possuem arestas. Assim, a linha de sucção do aerossol da entrada através da válvula para a bomba de pistão e a linha de exaustão da bomba de pistão através da válvula para a saída têm apenas superfícies lisas e curvas que também contribuem para reduzir as perdas de deposição do aerossol nas superfícies do sistema de bomba. A seguir, uma forma de realização particularmente preferida e vantajosa do sistema de bomba de acordo com a presente invenção é descrita em detalhes com referência aos desenhos esquemáticos. A Figura 1 mostra uma vista lateral e uma vista em planta do sistema de bomba; A Figura 2 mostra uma vista em corte longitudinal de uma válvula preferida do sistema de bomba; A Figura 3 mostra uma vista de cima sobre a base da referida válvula; A Figura 4 é uma vista em secção transversal ao longo da linha VI-VI da Figura 2; A Figura 5 mostra um gráfico de fluxo tempo-volume do fluxo de sucção com um perfil de fluxo sinusoidal e o fluxo de escape com um perfil retangular em um primeiro modo de operação do sistema de bomba; A Figura 6 mostra a configuração da válvula e das bombas de pistão durante o primeiro ciclo de operação; A Figura 7 mostra a configuração da válvula e das bombas de pistão durante o segundo ciclo de operação; e A Figura 8 mostra um gráfico de fluxo tempo-volume do fluxo de sucção com um perfil de fluxo definido individualmente e o fluxo de exaustão com um perfil de fluxo retangular em um segundo modo de operação do sistema de bomba. A Figura 1 mostra esquematicamente um sistema de bomba de acordo com a presente invenção. O sistema de bomba compreende uma primeira bomba de pistão 10, uma segunda bomba de pistão 12 e uma válvula de controlo direcional 14. A primeira bomba 10 compreende um cilindro 16, um pistão 18 dentro do cilindro 16 e um primeiro motor 20 para acionar o pistão 18. A segunda bomba 12 compreende um cilindro 22, um pistão 24 dentro do cilindro 22 e um segundo motor 26 para acionar o pistão 24. A válvula 14 é uma válvula de controlo direcional de quatro/dois que inclui uma entrada de aerossol 28, uma salda de aerossol 30, um primeiro conector 32 conectado à primeira bomba 10 através de uma primeira linha 33 e um segundo conector 34 conectado à segunda bomba 12 via uma segunda linha 35, veja também a Figura 3. O sistema de bomba de aerossol compreende ainda um acionamento de válvula 36, por exemplo, um acionamento pneumático ligado à válvula 14 para o fazer passar de uma primeira posição para uma segunda posição e vice-versa. O sistema de bomba também compreende uma unidade de controlo programável 100 conectada à primeira bomba 10, a segunda bomba 12 e a unidade 36. A Figura 2 mostra uma forma de realização preferida da válvula 14. A válvula 14 compreende um alojamento 38, uma base 40, um disco de válvula 42 e um veio 44. O alojamento 38 tem duas aberturas nos seus lados inferior e superior, respetivamente. A base 40 é fixada com a sua face superior ao lado inferior do alojamento 38 e cobre a abertura inferior. O disco de válvula 42 está localizado dentro do alojamento 38 na face superior da base 40 e é pressionado com a sua face superior para a extremidade inferior do veio 44 por uma mola 45. O veio 44 é suportado por um rolamento 46 dentro do alojamento 38 e estende-se para cima através da abertura superior. A extremidade superior do eixo está ligada ao acionamento da válvula 36. Assim, o acionamento 36 pode girar o disco de válvula 42 através do veio 44.In another preferred embodiment, the channels, the first line and the second line do not have edges. Thus, the aerosol suction line from the inlet through the valve to the piston pump and the exhaust line of the piston pump through the valve to the outlet have only smooth and curved surfaces which also contribute to reduce aerosol deposition losses on the surfaces of the pump system. Hereinafter, a particularly preferred and advantageous embodiment of the pump system according to the present invention is described in detail with reference to the schematic drawings. Figure 1 shows a side view and a plan view of the pump system; Figure 2 shows a longitudinal cross-sectional view of a preferred valve of the pump system; Figure 3 shows a top view on the base of said valve; Figure 4 is a cross-sectional view along line VI-VI of Figure 2; Figure 5 shows a time-volume flow chart of the suction flow with a sinusoidal flow profile and the exhaust flow with a rectangular profile in a first mode of operation of the pump system; Figure 6 shows the configuration of the valve and the piston pumps during the first cycle of operation; Figure 7 shows the configuration of the valve and the piston pumps during the second cycle of operation; and Figure 8 shows a time-volume flow chart of the suction flow with an individually defined flow profile and the exhaust flow with a rectangular flow profile in a second mode of operation of the pump system. Figure 1 schematically shows a pump system according to the present invention. The pump system comprises a first piston pump 10, a second piston pump 12 and a directional control valve 14. The first pump 10 comprises a cylinder 16, a piston 18 inside the cylinder 16 and a first motor 20 for driving the The second pump 12 comprises a cylinder 22, a piston 24 within the cylinder 22, and a second motor 26 for driving the piston 24. The valve 14 is a four / two directional control valve which includes an aerosol port 28 , an aerosol dispenser 30, a first connector 32 connected to the first pump 10 through a first line 33 and a second connector 34 connected to the second pump 12 via a second line 35, see also Figure 3. The aerosol pump system further comprises a valve drive 36, for example, a pneumatic drive connected to the valve 14 to move it from a first position to a second position and vice versa. The pump system further comprises a programmable control unit 100 connected to the first pump 10, the second pump 12 and the unit 36. Figure 2 shows a preferred embodiment of the valve 14. The valve 14 comprises a housing 38, a base 40, a valve disk 42 and a shaft 44. The housing 38 has two openings on its lower and upper sides, respectively. The base 40 is attached with its upper face to the lower side of the housing 38 and covers the lower opening. The valve disk 42 is located within the housing 38 in the upper face of the base 40 and is pressed with its top face to the lower end of the shaft 44 by a spring 45. The shaft 44 is supported by a bearing 46 within the housing 38 and extends up through the top opening. The upper end of the shaft is connected to the actuation of the valve 36. Thus, the drive 36 can rotate the valve disc 42 through the shaft 44.

Conforme ilustrado na Figura 3, a base de válvula 40 tem quatro faces laterais cada uma tendo um orificio, sendo os quatro orifícios a entrada de aerossol 28, a saída de aerossol 30, o primeiro conector 32 e o segundo conector 34, respetivamente. Cada orifício 28, 30, 32, 34 é continuado na sua extremidade interior por um canal correspondente 48 inclinado para cima em direção à face superior da base 40 e que termina numa abertura superior correspondente 50, 52, 54, 56. Assim, cada orifício 28, 30, 32, 34 está ligado através de um dos quatro canais inclinados 48 com uma abertura superior atribuída 50, 52, 54, 56.As shown in Figure 3, the valve base 40 has four side faces each having an orifice, the four ports being the aerosol inlet 28, the aerosol outlet 30, the first connector 32 and the second connector 34, respectively. Each bore 28, 30, 32, 34 is continued at its inner end by a corresponding channel 48 inclined upwardly toward the upper face of the base 40 and terminating in a corresponding upper aperture 50, 52, 54, 56. Thus, each aperture 28, 30, 32, 34 is connected through one of the four inclined channels 48 with an assigned upper aperture 50, 52, 54, 56.

Conforme ilustrado na Figura 4, o disco de válvula 42 tem dois canais dobrados em forma de rim 66 e 68, de modo que o canal dobrado 66 conecta as aberturas superiores 52 e 54 e o canal dobrado 68 conecta as aberturas superiores 50 e 56. A válvula de controlo de quatro/duas direções 14 pode adotar duas posições como mostrado nas Figuras 6 e 7. Na primeira posição da válvula 14, o disco de válvula 42 está na posição mostrada na Figura 4 de modo que as aberturas superiores 50, 52, 54, 56 estão alinhadas nos pares 50 com 56 e 52 com 54 e conectadas com as extremidades dos canais 68 e 66, respetivamente. Na segunda posição da válvula 14, o disco de válvula 42 está em uma posição voltada no sentido horário de 90 graus da posição mostrada na Figura 4, de modo que agora as aberturas superiores 50, 52, 54, 56 estão alinhadas nos pares 50 com 54 e 52 com 56 e conectados com as extremidades dos canais 68 e 66, respetivamente.As shown in Figure 4, the valve disk 42 has two kidney-shaped folded channels 66 and 68, so that the folded channel 66 connects the upper apertures 52 and 54 and the folded channel 68 connects the upper apertures 50 and 56. The four / two-way control valve 14 may adopt two positions as shown in Figures 6 and 7. In the first position of the valve 14, the valve disc 42 is in the position shown in Figure 4 so that the upper apertures 50, 52 , 54, 56 are aligned on the pairs 50 with 56 and 52 with 54 and connected with the ends of the channels 68 and 66, respectively. In the second position of the valve 14, the valve disk 42 is in a clockwise position of 90 degrees from the position shown in Figure 4, so that now the upper apertures 50, 52, 54, 56 are aligned in the pairs 50 with 54 and 52 with 56 and connected with the ends of the channels 68 and 66, respectively.

Assim, quando a válvula está na primeira posição, por exemplo pela posição do disco de válvula 42 mostrado na Figura 4, conecta o primeiro conector 32 à saida 30 através da abertura superior 54, o canal dobrado 66 e a abertura superior 52. Adicionalmente, a válvula liga o segundo conector 34 à entrada 28 através da abertura superior 56, o canal curvado 68 e a abertura superior 50. Quando a válvula 14 está na segunda posição, por exemplo pela posição do disco de válvula 42 rodada no sentido horário de 90 graus da posição mostrada na Figura 4, conecta o segundo conector 34 à saída 30 através da abertura superior 56, canal curvado 66 e a abertura superior 52. Adicionalmente, a válvula liga o primeiro conector 32 à entrada 28 através da abertura superior 54, do canal curvado 68 e da abertura superior 50. Assim, na primeira posição, a primeira bomba 10 está ligada à saida 30 e a segunda bomba 12 está ligada à entrada de aerossol 28, enquanto que na segunda posição, a segunda bomba 12 está ligada à saída 30 e à primeira bomba 10 está ligado à entrada de aerossol 28.Thus, when the valve is in the first position, for example by the position of the valve disk 42 shown in Figure 4, it connects the first connector 32 to the outlet 30 through the upper port 54, the folded channel 66 and the upper port 52. Additionally, the valve connects the second connector 34 to the inlet 28 through the upper aperture 56, the curved channel 68 and the upper aperture 50. When the valve 14 is in the second position, for example by the position of the valve disk 42 rotated clockwise 90 4, connects the second connector 34 to the outlet 30 through the upper aperture 56, curved channel 66 and the upper aperture 52. In addition, the valve connects the first connector 32 to the inlet 28 through the upper port 54, the curved channel 68 and the upper aperture 50. Thus, in the first position, the first pump 10 is connected to the outlet 30 and the second pump 12 is connected to the aerosol port 28, while in the second the second pump 12 is connected to the outlet 30 and the first pump 10 is connected to the aerosol inlet 28.

Para alternar a válvula 14 entre a primeira e a segunda posição, o disco de válvula 42 é girado no sentido horário ou anti-horário em 90 graus. Um acionamento pneumático alterna a direção de rotação do disco de válvula 42 com cada ciclo, enquanto um acionamento elétrico passo a passo gira o disco de válvula 42 na mesma direção em passos de 90 graus. A seguir, será descrita a operação do sistema de bomba de aerossol. A Figura 5 contém três gráficos que mostram de cima para baixo o estado dependente do tempo do sinal de sincronização externo ou interno 135, o perfil de fluxo de volume de sucção dependente do tempo e o perfil de fluxo de volume de exaustão dependente do tempo em um primeiro modo de operação do sistema de bomba de aerossol gerando o perfil de fluxo de volume de sucção sinusoidal. Nesta aplicação exemplar, o sistema de bomba é parte de uma máquina de fumar (não mostrada) e a entrada de aerossol 28 está conectada a um cigarro 70 a ser fumado e a saída de aerossol 30 está conectada a um instrumento de análise de fumo (não mostrado) .To alternate the valve 14 between the first and second positions, the valve disc 42 is rotated clockwise or anticlockwise by 90 degrees. A pneumatic drive alternates the direction of rotation of the valve disc 42 with each cycle, while a stepwise electric drive rotates the valve disc 42 in the same direction in steps of 90 degrees. Next, the operation of the aerosol pump system will be described. Figure 5 contains three graphs showing from top to bottom the time dependent state of the external or internal synchronization signal 135, the time dependent suction volume flow profile and the time dependent exhaust volume flow profile in a first mode of operation of the aerosol pump system generating the sinusoidal suction volume flow profile. In this exemplary application, the pump system is part of a smoking machine (not shown) and the aerosol port 28 is connected to a cigarette 70 to be smoked and the aerosol outlet 30 is connected to a smoke analysis instrument ( not shown).

No início de um ciclo de operação 130, o acionamento 36 é acionado pela unidade de comando pelo sinal de sincronização 135 de modo a comutar a válvula 14 na primeira posição (ver Figura 6) na qual a primeira bomba 10 está ligada à saída 30 e o instrumento de análise de fumo e a segunda bomba 12 estão ligados à entrada de aerossol 28 e ao cigarro 70. Durante ou no final da comutação, o primeiro motor 20 é ativado pela unidade de controlo para empurrar o pistão 18 no cilindro 16 de modo que a primeira bomba 10 executa um curso de exaustão 115 e o segundo motor 26 é ativado pela unidade de controlo para puxar o pistão 24 no cilindro 22 de modo que a segunda bomba 12 executa simultaneamente um curso de sucção 120. Ao fazê-lo, o fumo é extraído do cigarro 70 para dentro do cilindro 22 da segunda bomba 12 e o ar, o gás ou o aerossol ainda contido no cilindro 16 são esgotados do cilindro 16 da primeira bomba 10 para o instrumento de análise de fumo.At the start of an operating cycle 130, the drive 36 is driven by the control unit by the synchronizing signal 135 in order to switch the valve 14 in the first position (see Figure 6) in which the first pump 10 is connected to the outlet 30 and the smoke analyzer and the second pump 12 are connected to the aerosol port 28 and the cigarette 70. During or at the end of the switch, the first motor 20 is activated by the control unit to push the piston 18 in the cylinder 16 that the first pump 10 performs an exhaust stroke 115 and the second motor 26 is activated by the control unit to pull the piston 24 in the cylinder 22 so that the second pump 12 simultaneously executes a suction stroke 120. In doing so, the smoke is drawn from the cigarette 70 into the cylinder 22 of the second pump 12 and the air, gas or aerosol still contained in the cylinder 16 is exhausted from the cylinder 16 of the first pump 10 to the smoke analysis instrument.

No final do curso de sucção 120, inicia-se o ciclo de operação seguinte 130 e o acionamento 36 é acionado pela unidade de controlo de modo a alternar a válvula 14 para a segunda posição (ver Figura 7) na qual a segunda bomba 12 está ligada a saída 30 e o instrumento de análise de fumo e a primeira bomba 10 estão ligados à entrada de aerossol 28 e ao cigarro 70. Durante ou no final da comutação, o primeiro motor 20 é ativado pela unidade de controlo para empurrar o pistão 18 no cilindro 16 de modo que a primeira bomba 10 executa um curso de sucção 110 e o segundo motor 26 é ativado pela unidade de controlo para puxar o pistão 24 no cilindro 22 de modo que a segunda bomba 12 executa simultaneamente um curso de exaustão 125. Ao fazê-lo, o fumo novo é extraído do cigarro 70 para dentro do cilindro 16 da primeira bomba 10 e o fumo gerado anteriormente é esgotado do cilindro 22 da segunda bomba 12 para o instrumento de análise de fumo.At the end of the suction stroke 120, the next duty cycle 130 is initiated and the drive 36 is driven by the control unit to alternate the valve 14 to the second position (see Figure 7) in which the second pump 12 is connected to the outlet 30 and the smoke analyzer and the first pump 10 are connected to the aerosol port 28 and the cigarette 70. During or at the end of the switch, the first motor 20 is activated by the control unit to push the piston 18 in the cylinder 16 so that the first pump 10 performs a suction stroke 110 and the second motor 26 is activated by the control unit to pull the piston 24 in the cylinder 22 so that the second pump 12 simultaneously performs an exhaust stroke 125. In doing so, fresh smoke is drawn from the cigarette 70 into the cylinder 16 of the first pump 10 and the previously generated smoke is exhausted from the cylinder 22 of the second pump 12 to the smoke analysis instrument.

No final do curso de sucção 110, o próximo ciclo de operação começa e a válvula 14 é novamente trocada na primeira posição (ver Figura 6), e então a primeira bomba 10 faz novamente o curso de exaustão 115 para que o fumo gerado anteriormente para o instrumento de análise de fumo, enquanto a segunda bomba 12 executa simultaneamente de novo o curso de sucção 120 para extrair novo fumo do cigarro 70. Como pode ser visto a partir do gráfico na Figura 5, o fluxo de aerossol de escape é substancialmente contínuo, com exceção do curto tempo de comutação da válvula.At the end of the suction stroke 110, the next operating cycle begins and the valve 14 is again swapped in the first position (see Figure 6), and then the first pump 10 again causes the exhaust stroke 115 so that the smoke generated prior to the smoke analyzing instrument while the second pump 12 simultaneously performs the suction stroke 120 to extract new smoke from the cigarette 70. As can be seen from the graph in Figure 5, the exhaust aerosol stream is substantially continuous , except for the short valve switching time.

De acordo com o primeiro modo de operação do sistema de bomba, a unidade de controlo controla os cursos de sucção das bombas 10, 12 de tal maneira que o perfil de fluxo de sucção é um perfil sinusoidal de acordo com os requisitos ISO (Figura 5). Além disso, a unidade de controlo controla os cursos de exaustão das bombas 10, 12 de tal maneira que o perfil de fluxo de volume de exaustão é um perfil substancialmente retangular (Figura 5). A Figura 8 é semelhante à da Figura 5 mas refere-se a um modo de configuração diferente da unidade de controlo para o sistema de bomba que difere do primeiro modo de operação no perfil de fluxo de volume de sucção sendo um perfil definido individualmente, por exemplo durante o ato de fumar, resultando em uma forma mais complexa de cursos de sucção 140, 150.According to the first mode of operation of the pump system, the control unit controls the suction strokes of the pumps 10, 12 in such a way that the suction flow profile is a sinusoidal profile in accordance with ISO requirements (Figure 5 ). In addition, the control unit controls the exhaust strokes of the pumps 10, 12 such that the exhaust volume flow profile is a substantially rectangular profile (Figure 5). Figure 8 is similar to Figure 5 but refers to a different configuration mode of the control unit for the pump system which differs from the first mode of operation in the suction volume flow profile being a profile defined individually by during the smoking, resulting in a more complex form of suction stroke 140, 150.

LISTA DE NÚMEROS DE REFERÊNCIA 10 primeira bomba de pistão 12 segunda bomba de pistão 14 válvula de controlo direcional 16 cilindro de 10 18 pistão de 10 20 primeiro motor 22 cilindro de 12 24 pistão de 12 26 segundo motor 28 entrada de aerossol 30 saida de aerossol 32 primeiro conector 33 primeira linha 34 segundo conector 35 segunda linha 36 válvula de acionamento 38 alojamento 40 base 42 válvula de disco 44 veio 45 mola 46 rolamentos 48 canais inclinados em 40 50 abertura superior em 40 a partir da entrada de aerossol 52 abertura superior em 40 a partir da salda de aerossol 54 abertura superior em 40 a partir do primeiro conector 56 abertura superior em 40 a partir do segundo conector 66, 68 canais flexíveis em 42 70 cigarro 100 unidade de controlo 110, 120, 140, 150 curso de sucção 115, 125 curso de exaustão 130 ciclo de operação 135 sinal sincronizadoLIST OF REFERENCE NUMBERS 10 first piston pump 12 second piston pump 14 directional control valve 16 10 10 18 piston 10 first engine 22 12 cylinder 24 12 12 second piston engine 28 aerosol inlet 30 aerosol outlet 32 first connector 33 first line 34 second connector 35 second line 36 drive valve 38 housing 40 base 42 disc valve 44 shaft 45 spring 46 bearings 48 channels inclined at 40 50 upper aperture at 40 from aerosol inlet 52 upper aperture at 40 from the aerosol outlet 54 upper aperture at 40 from the first connector 56 upper aperture at 40 from the second connector 66, 68 flexible channels at 42 cigarette 100 control unit 110, 120, 140, 150 suction stroke 115, 125 exhaust stroke 130 operating cycle 135 synchronized signal

Claims

A pump system comprising: a first piston pump (10); a first motor (20) for driving the first piston pump (10); a second piston pump (12); a second motor (26) for driving the second piston pump (12); a directional control valve (14) comprising an inlet (28), an outlet (30), a first connector (32) connected to a first line, and a second connector (34) connected to a second line, a first position of the valve 14, the valve 14 connects the first connector 32 to the outlet 30 and the second connector 34 to the inlet 28, and wherein, in a second position of the valve ( 14), the valve 14 connects the second connector 34 to the outlet 30 and the first connector 32 to the port 28; and a valve drive (36) for driving the valve (14) from said first position to said second position and vice versa; the valve (14) comprising channels (48, 66, 68) for the connections of the first connector (32) to the outlet (30) and the second connector (34) to the inlet (28), when in the first position and for the second connector (34) to the outlet (30) and the first connector (32) to the inlet (28), when in the second position; wherein the first line connects the first connector (32) to the first pump (10), and wherein the second line connects the second connector (34) to the second pump (12); characterized by the channels (48, 66, 68), the first line and the second line having the same cross-sectional area.

A pump system according to claim 1, further comprising a control unit (100) attached to the first piston pump (10), the second piston pump (12) and the valve drive (36); the control unit 100 controlling the two piston pump motors 20, 26 and the valve drive 36 so that when the valve 14 is in the first position the first pump 10, performs an exhaust stroke and the second pump (12) performs a suction stroke and, when the valve (14) is in the second position, the second pump (12) performs an exhaust stroke and the first pump (10) performs a suction stroke.

A pump system according to one of the preceding claims, wherein the flow profile of the exhaust stroke of the first pump (10), or the second pump (12) or the flow profile of the first pump (10) and second pump 12 is different from the flow profile of the suction stroke of the first pump 10, or the second pump 12 or the flow profile of the suction stroke of the first pump 10 and the second pump 12 ).

A pump system according to claim 3, wherein the pump system control unit (100) is configured to vary at least one of the operating parameters: shape of the volume flow profiles, stroke volume pump stroke length, pump stroke duration, pump stroke duration, pump stroke duration, number of pump strokes per analysis object.

A pump system according to claim 3 or 4, wherein the definition of the flow profiles is individually adjustable by the programmable control unit on a cycle-by-cycle basis.

A boom system according to one of the preceding claims, wherein the channels (48, 66, 68), the first line and the second line have no edges.

A pump system according to one of the preceding claims, wherein valve parts (14) are made of inert materials, such as glass, stainless steel, fluorine rubber or polyether ether ketone.

A cigarette smoking machine reproducible under standard conditions, comprising a pump system according to one of the preceding claims.