PT791138E - Bomba de dosagem com um sistema de purga de ar - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "ΒΟΜΒΑ DE DOSAGEM COM UM SISTEMA DE PURGA DE AR" O presente invento refere-se a uma bomba de dosagem para o transporte doseado de líquidos de um reservatório para uma conduta de dosagem, dotado de um dispositivo de purga de ar ligado do lado da saída da bomba, que permite separar gás transportado no líquido sob pressão, especialmente ar, e purgá-lo para um espaço de desgaseifícação com uma pressão inferior à pressão do líquido, em que a instalação de purga apresenta um corpo poroso que confina, num dos lados, com o líquido sob pressão, e cujo outro lado encosta directamente à câmara de desgaseifícação, estando a câmara de desgaseifícação ligada próximo da bomba numa ligação de desvio de gás.

No transporte e dosagem de líquidos verifica-se que a reprodutibilidade do transporte e o comportamento de aspiração podem ser gravemente afectados pela fuga de gás do líquido. O gás que se encontra no líquido a ser transportado é comprimido no curso de compressão e pode expandir-se no curso de aspiração seguinte. Em consequência, não se realiza o transporte do líquido parcial, ou mesmo totalmente. Se a bomba de dosagem trabalhar com um pequeno volume de elevação, mesmo pequenas quantidades de gás podem levar a erros de dosagem significativos. Além disso, o gás pode ser comprimido na câmara da bomba durante o bombeamento e a aspiração pode afrouxar, o que pode prejudicar a aspiração e o transporte do líquido pela bomba de dosagem. Assim, é do conhecimento geral que bombas de dosagem sejam equipadas com um dispositivo de ventilação.

Através da patente DE-A-34 10 305 é conhecida uma bomba de dosagem do tipo acima descrito. Na conduta de purga de ar da referida bomba está previsto um corpo poroso preenchendo o corte transversal da mesma, que pode ser comprimido por um parafuso limitador. O efeito de que durante um curso de compressão da bomba o ar seja empurrado através do corpo poroso para a conduta de purga deve resultar de uma pressão de aperto regulada adequadamente, mas durante um curso de aspiração de ar

/ I ί 2 / I ί 2 L. & K‘ nenhum ar é aspirado da conduta de purga para a conduta de pressão. Numa purga contínua do ar o corpo poroso é de tal modo comprimido que, tanto o ar, como também uma pequena percentagem do líquido podem passar. O corpo poroso, por isso, não é semi-permeável nem configurado para ser permeável ao ar.

Num modo de funcionamento com purga periódica de ar, como meio de vedação o corpo poroso é primeiramente comprimido por meio de um parafuso limitador até ao ponto de apoio do parafuso limitador cónico na sua posição de vedação, encostado à extremidade de saída da conduta de purga. Para a purga de ar o parafuso limitador é então afrouxado até permitir a passagem de ar ou de líquido, ou também de ar e de líquido. No momento em que o líquido passa o parafuso limitador é feito voltar à sua posição de vedação.

Através da patente DE-A-945 801 é conhecido um dispositivo automático de ventilação que trabalha com um corpo poroso, o qual é permeável, tanto a líquidos, como ao ar. No entanto, a resistência de passagem do corpo poroso é sensivelmente mais reduzida para ar do que para líquidos.

Na bomba de dosagem de acordo com a DE-A 36 31 984 está prevista uma válvula de retenção na conduta de purga de ar, mas um líquido agressivo a ser doseado pode penetrar na válvula de retenção o que pode levar a danos corrosivos.

Através da patente DE-A-4 241 030 é conhecida uma outra bomba de dosagem dotada de um equipamento de ventilação. O equipamento de ventilação apresenta uma válvula de purga que está colocada entre uma válvula de pressão da câmara de bomba na bomba de dosagem e o lado de saída da bomba que apresenta uma válvula de pressão que conduz a uma conduta de dosagem. A válvula de purga de ar abre no curso de aspiração e fecha no curso de compressão. Durante o curso de aspiração, se a válvula de pressão estiver fechada, o gás pode escapar pela válvula de purga aberta. Esta bomba de dosagem revelou bons resultados de funcionamento. No entanto, a sua aplicação com

líquidos agressivos ou sensíveis pode levar a dificuldades, especialmente com as peças móveis da válvula.

Um aparelho de infusão com uma membrana semi-permeável é conhecido através da patente FR-A-2 330 883. podem ser executados cursos de compressão e de aspiração através de uma seringa. O aparelho de infusão, conhecido na área da medicina, funciona com uma corrente de líquido que se desloca lentamente, no qual o gás é transportado por uma conduta de abastecimento ao reservatório, não sendo transportado por uma conduta de purga separada. Não existe uma câmara de desgaseificação separada como na bomba de dosagem do tipo acima mencionado.

Em contrapartida, o invento tem como objectivo aperfeiçoar uma bomba de dosagem com as características acima indicadas, de tal forma que o seu equipamento de ventilação satisfaça a função necessária de desgaseificação sem aplicação de peças, como por exemplo peças móveis de válvula, cuja função depende das características mais ou menos agressivas do líquido a ser transportado.

Esta tarefa é solucionada átravés do invento pelo facto de o corpo poroso ser configurado como uma membrana semi-permeável. É crucial para o invento que seja aplicada uma membrana semi-permeável que separe continua e eficazmente o líquido a ser transportado do espaço de desgaseificação. Deste modo esta membrana semi-permeável é capaz de conduzir o líquido a ser transportado como uma parede condutora, uma vez que representa um obstáculo intransponível para o líquido. No entanto, o gás transportado pelo líquido pode difundir-se através da membrana, o que resulta numa separação da fase gasosa. A membrana semi-permeável pode ser configurada para resistir à pressão e a produtos químicos, de modo a que as características agressivas do líquido a ser transportado sob pressão não tenham qualquer influência na função da membrana. O dispositivo de purga configurado com esta membrana forma uma área totalmente vedada ao líquido, entre a bomba de dosagem e a conduta de dosagem. Não são necessários quaisquer equipamentos que funcionem '7 4

___< -1 dependentes da frequência da bomba. Pelo contrário, a membrana actua continuamente, também durante o curso de compressão da bomba de dosagem, o que é vantajoso, no sentido de uma desgaseificação, tão eficaz quanto possível, do líquido a ser transportado. Além disso, a membrana permite uma simplificação de construção da área entre a bomba de dosagem e a conduta de dosagem, principalmente por causa da redução do número de peças necessárias e da aplicação de tais peças que não colocam, nem problemas de vedação, nem de conservação a longo prazo, como sucede com os equipamentos conhecidos de ventilação com construções de válvulas. A membrana semi-permeável pode ser configurada de forma a resistir à pressão e, dado o comportamento elástico da membrana, pode ser montada de forma a afastar qualquer influência na quantidade a ser transportada sendo, de qualquer modo, mantida dentro de limites toleráveis pré-definidos. Para a eficácia do equipamento de ventilação pressupõe-se que a taxa de permeabilidade ao gás da membrana semi-permeável depende de uma diferença de pressão em ambos os lados desta membrana. Por isso, a pressão do líquido devia ser maior do que a pressão existente no espaço de desgaseificação. No entanto, se apenas for necessária uma taxa de desgaseificação reduzida, é possível que a pressão reinante no espaço de desgaseificação seja praticamente igual à pressão do líquido a ser transportado.

Em muitos casos os líquidos a ser doseados recebem composições impermeáveis ou composições com, pelo menos, partes hidrófobas, por exemplo agentes tensioactivos. Neste caso é vantajoso que a membrana seja oliofóba para evitar o bloqueamento dos poros finos da membrana pelo líquido a ser doseado.

Para um óptimo aproveitamento das características separadoras da membrana semi-permeável, isto é, para se conseguir a quota de gás mais alta possível, a bomba de dosagem pode ser configurada de modo que a pressão de purga do espaço de desgaseificação seja continuamente inferior, numa medida pré-definida, à pressão do líquido a ser transportado. O gradiente de pressão de difusão assim existente consegue a desejada forte desgaseificação durante todo o tempo de transporte, nas proporções pré-definidas, pela diferença de pressão. O resultado é uma alta taxa de separação do gás. Se 5

tal não for exigido, a grande eficácia do dispositivo de ventilação pode também ser utilizada para abreviar o tempo de permanência do líquido no equipamento de ventilação, ou seja, para aumentar a quantidade que passa pelo sistema de dosagem. A câmara de desgaseificação é, de preferência, um espaço repleto de gás. O gás que passa pela membrana semi-permeável pode misturar-se facilmente com o gás da câmara de desgaseificação e pode escapar ou ser bombeado para fora dela. É possível uma fuga espontânea do gás que passa através da membrana semi-permeável, o que não coloca problemas, se o espaço de desgaseificação estiver à pressão atmosférica. Deste modo é também possível configurar a bomba de dosagem de tal modo que o espaço de desgaseificação esteja em ligação directa de purga de gás na proximidade da bomba. Neste caso não é necessário outro meio mecânico para retirar o gás da câmara de desgaseificação.

No entanto, pode ser desejável, por exemplo, para prevenir oscilações da pressão atmosférica no comportamento de desgaseificação do dispositivo de purga e, consequentemente, do conteúdo de gás no líquido a ser doseado, que a câmara de desgaseificação e a proximidade da bomba não devam ficar em ligação directa de pressão. Neste caso a bomba de dosagem é configurada de modo a que a câmara de desgaseificação esteja em ligação de purga de gás com a proximidade da bomba, através de um elemento de bloqueio que impede a entrada de ar. No âmbito dos planos previstos do equipamento de ventilação, o elemento de bloqueio permite uma separação do gás proveniente do líquido evitando, no entanto, um fluxo de gás em sentido contrário.

Uma configuração de construção simples da bomba de dosagem para evitar a entrada de ar na câmara de desgaseificação é conseguida pelo facto de o elemento de bloqueio ser uma válvula de retenção ou um líquido de bloqueio. A válvula de retenção pode ter uma pressão de actuação muito reduzida que difere apenas ligeiramente da pressão atmosférica. O líquido de bloqueio pode ser introduzido num dispositivo do tipo de sifão. 6

É possível configurar, sem qualquer problema, o dispositivo de ventilação de maneira que possa ser aplicado a bombas de dosagem já em funcionamento, isto é, a uma certa distância das mesmas. Isto tem a vantagem de a antiga bomba de dosagem poder continuar a ser utilizada podendo também, em caso de necessidade, ser substituído o novo dispositivo de ventilação, por exemplo, por outro dispositivo de ventilação com um campo de acção diferente, ou para fins de assistência. Mas também pode ser vantajoso configurar a bomba de dosagem de forma a que o dispositivo de ventilação forme com a cabeça da bomba de dosagem uma unidade de construção. Daí resultam vantagens no sentido de uma configuração que ocupe pouco espaço. Também se pode reduzir o desgaste de material necessário. O equipamento de ventilação é sempre minuciosamente afinado com a função da bomba de dosagem.

No sentido de uma integração adicional é possível configurar a bomba de dosagem de modo a que o dispositivo de ventilação que utiliza uma bomba de membrana, forme uma unidade de construção com a válvula de pressão da bomba de membrana.

Uma desgaseificação do líquido a ser transportado pode também ser efectuada no lado de aspiração da bomba. Também aparecerá gás no lado de aspiração da bomba se a reserva que se encontra num reservatório terminar sem se dar por isso, ou se um tubo de aspiração for ligado a um novo reservatório cheio, desde que não se proceda a uma purga do ar. Por isso pode ser vantajoso configurar uma bomba de dosagem de modo que lhe seja colocada à frente, com um reservatório de líquido sob pressão, do lado de aspiração, um dispositivo de ventilação que possui uma membrana semi-permeável susceptível de ser atingida pela reserva a ser transportada e cujo outro lado confina imediatamente com uma câmara de desgaseificação, cuja pressão é inferior à pressão do reservatório de líquido. Utilizar-se-á uma tal configuração especialmente quando a bomba de dosagem for configurada como acima indicado, isto é, quando apresenta as características indicadas acima e no inicio. Além disso, o dispositivo de ventilação pode ser aplicado vantajosamente quando o reservatório no lado de aspiração já está sob de pressão. A pressão do lado aspirador da bomba contribui para a desgaseificação do líquido com o auxílio da membrana semi-permeável. Uma tal pressão talvez surja já em 7

escala significativa pelo facto de o reservatório de líquido se situar a um nível mais elevado do que o da bomba de dosagem. Desde que as condições de utilização do dispositivo de ventilação do lado aspirador da bomba de dosagem sejam tão vantajosas que se consiga uma desgaseificação quase total e que não se deva recear uma desgaseificação adicional total ou em escala significativa na área da bomba de dosagem até à conduta de dosagem, pode ser suficiente apenas um dispositivo de ventilação, dotado de membrana semi-permeável, a qual actua no lado aspirador da bomba de dosagem. O invento é explicado mais pormenorizadamente através dos exemplos de realização apresentados no desenho, nos quais:

Figura 1 é uma representação esquemática de uma bomba de dosagem dotada de equipamento de purga de ar, e

Figura 2 é uma representação esquemática de uma outra bomba de dosagem especial dotada de equipamento de ventilação. A bomba de dosagem 10 representada na figura 1 serve para o transporte doseado de líquidos de uma reserva 18 que se encontra no interior de um contentor de líquidos 19. O contentor de líquidos 19 é, por exemplo, um barril no qual está colocada uma conduta de aspiração 20 da bomba de dosagem 10, a qual apresenta na sua extremidade um filtro 21 para evitar a entrada de partículas indesejadas. A construção da bomba de dosagem pode ser configurada de modo diferente. Frequentemente é utilizada uma bomba de membrana, como é do conhecimento geral. Mas também pode ser aplicada uma bomba de êmbolo. É também possível o uso de bombas centrífugas ou de bombas de engrenagem. A bomba de dosagem transporta o líquido numa conduta de dosagem 11 que conduz o líquido transportado para o respectivo consumidor. Na conduta de dosagem 11 está

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υ muitas vezes colocada uma válvula de manutenção da pressão, não representada, a qual é configurada como válvula de retenção e que serve, por um lado, para a dosagem precisa do líquido transportado e, por outro lado, mantém cheia a conduta de dosagem até à bomba de dosagem 10, isto é, evita um gotejar do líquido do lado do consumidor e, além disso, evita um refluxo do lado do consumidor em direcção à bomba de dosagem para a área representada pela válvula de manutenção da pressão.

Por isso pode partir-se do princípio que na conduta de pressão 11 existe sempre uma pressão pré-definida se a bomba de dosagem 10 estiver a trabalhar ou pronta a trabalhar.

No lado de saída da bomba está colocado um dispositivo de ventilação 12 o qual, na sua execução efectiva, pode ser uma caixa de duas peças, cujas partes incluem, entre si, uma membrana semi-permeável 14 dotada de flanges não representadas. Cada lado 14’, 14” da membrana semi-permeável 14 está voltado para uma parte da caixa. A parte da caixa do lado da bomba de dosagem está ligada a uma conduta de pressão 21, através da qual o líquido transportado pela bomba de dosagem 10 é levado para uma câmara de compressão 22 do dispositivo de ventilação 12. Desta câmara 22 sai a conduta de dosagem 11.

Em frente da câmara de compressão 22, do outro lado 14” da membrana 14, encontra-se uma câmara de desgaseificação 15 que é formada pela parte da caixa, afastada da bomba, do equipamento de ventilação 12. A câmara de desgaseificação 15 está ligada a uma conduta de purga de gás 23. O líquido bombeado pela bomba de dosagem 10 da reserva 18 chega à câmara de compressão 22 e o gás eventualmente transportado difunde-se através da membrana semi-permeável 14 para o interior da câmara de desgaseificação 15. Em virtude da diferença de pressão dos dois lados 14’, 14” da membrana 14 verifica-se uma difusão do gás que passa pela membrana 14. O gás existente na câmara de desgaseificação 15 pode libertar-se através da conduta de gás 23 para a proximidade da bomba de dosagem. Não é necessário levar a conduta de gás 23 de volta para o reservatório 19 porque não há I ¢1 to

líquido que chegue ao interior da câmara de desgaseificação e que tenha que ser levado de volta, como pode ser o caso de dispositivos de ventilação equipados com válvulas, ou como é o caso de dispositivos de ventilação com fugas nos quais, pelo permanente transbordo de uma quantidade de fuga não reproduzível, as bolhas de gás têm que ser retiradas da conduta de dosagem, criando assim quantidades de fuga dependentes da pressão, da temperatura e da viscosidade, e por isso oscilantes. A figura 1 ilustra uma válvula de retenção 17 colocada na conduta de gás 23. É aberta por uma pressão que se cria na câmara de desgaseifícação 15 em consequência da difusão de gás através da membrana 14. Entre a câmara de pressão 22 e a câmara de desgaseifícação 15 criam-se, consequentemente, diferenças de pressão pré-definidas que permitem dominar o processo de desgaseifícação também de uma maneira matematicamente pré-definida. Com a válvula de retenção 17 consegue-se evitar uma entrada de ar na proximidade da bomba 16 para o interior da câmara de desgaseifícação 15. Uma tal entrada de ar é imaginável porque a pressão do líquido transportado do lado da saída da bomba sobe e aumenta, voltando a diminuir. Ao diminuir, podia entrar ar na câmara de desgaseifícação o que é evitado pela válvula de retenção 17, que serve de elemento de bloqueio. Como válvula de retenção é utilizada, por exemplo, uma válvula de esfera ou de lábios.

Na figura 2 é representada uma bomba de dosagem 10 especial, uma bomba de membrana e, adicionalmente, podem ver-se as válvulas de bomba normalmente aplicadas em tais bombas, isto é, do lado de saída da bomba, uma válvula de pressão 24 e, do lado de aspiração da bomba, uma válvula aspiradora 25. A membrana transportadora 10’, susceptível de se movimentar de maneira já conhecida, num curso aspira o líquido com a conduta de aspiração do reservatório 18, estando a válvula de pressão 24 em bloqueio. Durante o movimento da membrana transportadora 10’ na outra direcção, a válvula aspiradora 25 bloqueia e o líquido é transportado, passando a válvula de pressão 23 para o interior da conduta de pressão 11.

Lisboa, 2 3 MAR. 2000

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Claims (10)

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Λ?> Α REI VINDICA ÇOES 1. Bomba de dosagem (10) para o transporte doseado de líquidos de uma reserva (18) para o interior de uma conduta de dosagem (11), dotada de um dispositivo de ventilação (12), ligado do lado de saída da bomba, que permite separar e purgar gás, eventualmente ar, transportado pelo líquido aspirado, para o interior de uma câmara de desgaseificação (15) em que reina uma pressão inferior à pressão do líquido, apresentando o dispositivo de ventilação (12) um corpo poroso (14) de um dos seus lados (14’) alcançado pelo líquido sob pressão, cujo outro lado (14”) confina imediatamente com a câmara de desgaseificação (15), e em que a câmara de desgaseificação (15) está ligada na proximidade da bomba (16) numa ligação de purga de gás, caracterizada pelo facto de o corpo poroso ser configurado como uma membrana semi-permeável (14).

2. Bomba de dosagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de a membrana (14) ser oliófoba.

3. Bomba de dosagem de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo facto de a pressão de purga da câmara de desgaseificação (15) ser, continuamente e numa medida pré-definida, inferior à pressão do líquido transportado.

4. Bomba de dosagem de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo facto de a câmara de desgaseificação (15) ser uma câmara cheia de gás.

5. Bomba de dosagem de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo facto de a câmara de desgaseificação (15) estar à pressão atmosférica.

6. Bomba de dosagem de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo facto de a câmara de desgaseificação (15) estar ligada em ligação de purga de gás na proximidade da bomba (16) através de um elemento de bloqueio (17) que evita a entrada de ar.

7. Bomba de dosagem de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo facto de o elemento de bloqueio ser uma válvula de retenção (17) ou um líquido de bloqueio.

8. Bomba de dosagem de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo facto de o equipamento de ventilação (12) formar uma unidade de construção com a cabeça de bomba da bomba de dosagem (10).

9. Bomba de dosagem de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo facto de o equipamento de ventilação (12), na utilização de uma bomba de membrana, formar uma unidade de construção com a válvula de pressão da sua bomba.

10. Bomba de dosagem de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo facto de lhe ser colocado à frente, do lado da aspiração, no caso da reserva do líquido estar sob pressão, um equipamento de ventilação que possui uma membrana semi-permeável alcançado pela reserva a ser transportada, e cujo outro lado confina imediatamente com uma câmara de desgaseificação com uma pressão inferior à pressão da reserva de líquido. Lisboa, 2 3 MAR, 2000

Américo da Silva Carvalho Agente Oficiai de Prcprteft*.· .«mairial R.Casiiiifc, 201 -3.» E- 1070 LISBOA Telefs. 3Sõ 13 39 - 385 4613