ES2372113T3 - Bomba peristáltica, método para fabricar un tubo flexible para ella, y un tubo flexible para dicha bomba. - Google Patents

Bomba peristáltica, método para fabricar un tubo flexible para ella, y un tubo flexible para dicha bomba. Download PDF

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ES2372113T3 ES07104378T ES07104378T ES2372113T3 ES 2372113 T3 ES2372113 T3 ES 2372113T3 ES 07104378 T ES07104378 T ES 07104378T ES 07104378 T ES07104378 T ES 07104378T ES 2372113 T3 ES2372113 T3 ES 2372113T3
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Abstract

Bomba peristáltica (1) para hacer que circule un medio fluido, tal como un líquido, un gas, una lechada, un material granulado o una combinación de dos o más de los mismos, cuya bomba (1) comprende: un alojamiento (2) de bomba; una superficie de prensado (3) presente en este alojamiento (2) de bomba; un tubo flexible (4) que se puede deformar elásticamente, una parte del cual discurre contra la superficie de prensado (3), cuyo tubo flexible (4) tiene una admisión (6) para un medio fluido y una descarga (7) para un medio fluido; y unos medios de prensado (8) con un número de elementos de prensado colocados de forma equidistante, tales como unos rodillos o levas (9, 10); cuyos medios de prensado (8) se pueden impulsar de tal manera que los elementos de prensado (9, 10) se muevan a lo largo del tubo flexible (4); y cuyos elementos de prensado (9, 10), durante el funcionamiento, prensan la parte de tubo flexible que está en contacto con el elemento de prensado (9, 10) relevante contra dicha parte de superficie de prensado (3) al mismo tiempo que comprimen y cierran localmente la parte de tubo flexible; estas operaciones se realizan de tal manera que, durante la impulsión de los medios de prensado (8), se aspira un medio fluido a través de la admisión (6) de medio fluido y se descarga a presión a través de la descarga (7) de medio fluido; estando situados en un baño (15) con lubricante la superficie de prensado (3), el tubo flexible (4) y los medios de prensado (8) con los elementos de prensado (9, 10); caracterizado porque el tubo flexible (4) no está reforzado ni es estratificado, y consiste exclusivamente en un vulcanizado termoplástico homogéneo (TPV).

Description

Bomba peristaltica, metodo para fabricar un tubo flexible para ella, y un tubo flexible para dicha bomba.
La invenci6n se refiere a una bomba peristaltica, un tubo flexible para dicha bomba y un metodo para fabricar dicho tubo flexible. La bomba peristaltica se ha disenado para hacer circular a un medio fluido, tal como un lfquido, un gas, 5 una lechada, un granulado o una combinaci6n de dos o mas de los mismos, y comprende:
un alojamiento de bomba;
una superficie de prensado presente en este alojamiento de bomba;
un tubo flexible elasticamente deformable, una parte del cual discurre contra la superficie de prensado, cuyo tubo flexible tiene una admisi6n de medio fluido y una descarga de medio fluido; y
10 unos medios de prensado con un numero de elementos de prensado colocados de forma equidistante, tales como unos rodillos o unas levas;
cuyos medios de prensado se pueden impulsar de tal manera que los elementos de prensado se muevan a lo largo del tubo flexible; y
cuyos elementos de prensado durante el funcionamiento presionan la parte de tubo flexible que este en contacto
15 con el elemento de prensado relevante contra dicha parte de superficie de prensado al mismo tiempo que comprimen localmente y cierran la parte de tubo flexible;
esto se realiza de tal manera que, durante la impulsi6n de los medios de prensado, el medio fluido es aspirado a traves de la admisi6n de medio fluido y descargado a presi6n a traves de la descarga de medio fluido;
la superficie de prensado, el tubo flexible y los medios de prensado con los elementos de prensado estan situados 20 en un bano con lubricante.
Dicha bomba peristaltica es conocida, por ejemplo, por el documento WO-A-88/05868.
Debido a la compresi6n local, y de ese modo al cierre del tubo flexible por los elementos de prensado, y al desplazamiento de esta compresi6n bajo la influencia de los elementos de prensado impulsados a lo largo del tubo flexible, el medio fluido presente en el tubo flexible sera empujado a lo largo del mismo. Una vez que haya pasado
25 un elemento de prensado, la forma del tubo flexible se recupera debido a sus propiedades elasticas. Merced a este mecanismo, el medio fluido se aspira al interior del tubo flexible en el lado de succi6n.
Debido a que se asegura que el tubo flexible esta siempre cerrado a presi6n localmente por como mfnimo un elemento de prensado que actua localmente, la bomba funciona como una valvula de cierre, de tal manera que el lado de descarga y el lado de aspiraci6n esten siempre separados entre sf.
30 El tubo flexible experimenta unos esfuerzos de carga en fases sucesivas localmente en la bomba peristaltica por la acci6n de los elementos de prensado que pasan a presi6n. Esto causa fatiga en el material del tubo flexible. Una grieta por fatiga que se produzca de ese modo tras un perfodo de tiempo puede resultar eventualmente en la rotura del tubo flexible, por lo que el medio fluido que se ha bombeado y que se tiene que bombear puede circular fuera del tubo flexible, y el lubricante que posiblemente este presente en la parte exterior del tubo flexible se puede mezclar
35 con el medio fluido bombeado. Como el proceso de la formaci6n de grietas depende de muchos factores, es diffcil predecir el momento en el que se producira la rotura. Una rotura ocasiona las rupturas tecnicas anteriormente descritas, entre otras, y resulta en una tarea de asistencia tecnica imprevista en un momento del tiempo que no se puede predecir.
A la vista de lo anteriormente expuesto, un objeto de la invenci6n es aumentar sustancialmente la vida util del tubo 40 flexible.
Adicionalmente, las bombas peristalticas del tipo conocido anteriormente descrito a menudo no son competitivas con otras bombas de desplazamiento positivo, porque la capacidad de bombeo de las bombas peristalticas es relativamente pequena en relaci6n con sus dimensiones y su precio de coste. Se podrfa considerar un incremento de la capacidad mediante un incremento de la velocidad de rotaci6n, si no fuera por el hecho de que la vida util del 45 tubo flexible se acortarfa de ese modo enormemente por las bombas peristalticas usuales. Por tanto, un objeto adicional de la invenci6n es modificar la bomba conocida de tal manera que se prolongue la vida util del tubo flexible
o que se aumente la capacidad de la bomba mediante el incremento de la velocidad de rotaci6n de la bomba.
Una bomba conocida por el documento US-A- 2006/001877 comprende un tubo flexible estratificado, en el que el estrato interior consiste en politetrafluoretileno (en adelante PTFE) con el que la resistencia qufmica del tubo flexible 50 se lleva a un nivel previsto. El portador o carcasa puede consistir en varios elast6meros diferentes, por ejemplo un material disponible comercialmente con el nombre de Santoprene. Segun la patente de EE.UU. que se acaba de mencionar, el tubo flexible de bomba tiene la resistencia qufmica de un material de plastico fluorado y la resiliencia
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de un elast6mero.
Sin embargo, el problema que se plantea en este tubo flexible conocido estriba en que, debido a la compresi6n y expansi6n repetidas continuamente, la bomba esta sometida a una delaminaci6n prematura como consecuencia de las intensas fuerzas de cizallamiento que se producen repetidamente cada vez. Por ello, el tubo flexible llega a ser inutilizable en un breve perfodo de tiempo, puesto que se rompe la integridad del estrato de PTFE y por tanto la resistencia qufmica del tubo flexible llega a ser determinada por la del material del portador, que no se ha disenado o elegido especialmente para este fin. En consecuencia, la vida util de esta bomba conocida deja mucho que desear.
A la vista de lo anteriormente expuesto, la invenci6n provee una bomba peristaltica del tipo especificado en el preambulo que tiene la propiedad caracterfstica de que el tubo flexible no esta reforzado ni estratificado, y consiste exclusivamente en un vulcanizado termoplastico (en adelante TPV) homogeneo
N6tese que tambien el documento US-A-2 428 619 muestra un posible principio mecanico de una bomba para tubo flexible lubricada. Se hace menci6n, en un sentido muy general y sin ninguna especificaci6n adicional, de un material plastico tal como un caucho natural, un caucho sintetico o un material similar que sea adecuado para el medio fluido que vaya a circular.
Sin embargo, en ningun caso apunta esta publicaci6n en la direcci6n de la posibilidad de que el tubo flexible consista exclusivamente en un vulcanizado termoplastico homogeneo segun la divulgaci6n de la presente invenci6n. A este respecto, se llama tambien la atenci6n al hecho de que la mencionada patente de EE. UU. se refiere a un tubo flexible con una estructura estratificada, siendo esto incluso totalmente contrario a un importante principio basico de la invenci6n .
Hay que hacer notar tambien a este respecto que el tubo flexible segun la invenci6n, de acuerdo con la definici6n dada, esta exento de cualquier modalidad de refuerzo tal como fibras empotradas con resistencia a la tracci6n, por ejemplo en la forma de una alfombrilla, como es conocido y usual per se para las bombas de tubo flexible.
En una realizaci6n adicional, la bomba peristaltica segun la invenci6n tiene la propiedad caracterfstica de que es del tipo rotatorio;
la superficie de prensado es curva, y al menos una parte de la misma toma la forma general de un arco de cfrculo con un eje geometrico central;
los medios de prensado se disenan como un rotor;
el elemento de prensado se coloca en posiciones iguales angulares y radiales; y
el rotor se puede impulsar a rotaci6n alrededor de un eje geometrico central.
N6tese que, si bien esta bomba rotatoria tiene una construcci6n distinta a la de, por ejemplo, una bomba lineal segun la invenci6n, sin embargo los principios implementados en la misma son iguales. Por tanto, los resultados de la divulgaci6n segun la invenci6n se pueden realizar facilmente en la bomba rotatoria.
La invenci6n se refiere ademas a un metodo para fabricar un tubo flexible para una bomba peristaltica del tipo especificado, de acuerdo con cuyo metodo, un material granulado que consiste en caucho y un plastico termoplastico se prensa a traves de una boquilla anular de extrusi6n a una temperatura y a una presi6n incrementadas, y el producto extrudido parecido a un tubo flexible que sale de la boquilla de extrusi6n se enfrfa, y del producto extrudido asf obtenido se separa un tubo flexible de la longitud prevista.
Segun este metodo se usa un material "nuevo", es decir, un material que en principio no se haya usado anteriormente.
La elecci6n del material indicado segun la invenci6n es adecuada tambien para reciclar, por ejemplo, tubos flexibles usados del tipo que responde a la invenci6n. En este sentido, la invenci6n provee tambien un metodo para fabricar un tubo flexible para una bomba, de acuerdo con cuyo metodo, un tubo flexible fabricado con anterioridad y posiblemente ya usado se muele con grano fino de tal manera que se obtenga un producto granulado que consiste en caucho y un plastico termoplastico, cuyo producto granulado se prensa a traves de una boquilla anular de extrusi6n a una temperatura y presi6n incrementadas, y el producto extrudido con aspecto de un tubo flexible que sale de la boquilla de extrusi6n se enfrfa, y del producto extrudido asf obtenido se separa un tubo flexible de la longitud prevista.
La invenci6n se refiere ademas a un tubo flexible para una bomba peristaltica del tipo que responde a la invenci6n. Este tubo flexible tiene la propiedad caracterfstica, de acuerdo con la invenci6n, de que el tubo flexible no esta reforzado ni es estratificado, y consiste exclusivamente en un producto vulcanizado termoplastico (TPV).
A continuaci6n se exponen tres definiciones cuyo objeto es aclarar la invenci6n:
(1) Un vulcanizado termoplastico, o TPV, es un elast6mero termoplastico (en adelante TPE) con una fase de
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caucho de enlaces cruzados qufmicamente producido por medio de una vulcanizaci6n dinamica.
(2)
Un elast6mero termoplastico, o TPE, forma parte de una familia de materiales parecidos al caucho los cuales, a diferencia de los cauchos vulcanizados usuales, se pueden procesar y reciclar de la misma manera que los materiales termoplasticos. Los elast6meros termoplasticos proporcionan unas prestaciones y unas propiedades que corresponden a los productos usuales de caucho curado, pero se pueden procesar con la velocidad, el rendimiento, y las ventajas econ6mico-comerciales de los termoplasticos.
(3)
Vulcanizaci6n dinamica es un proceso de fundir una mezcla fntima de un polfmero termoplastico y un polfmero de caucho adecuadamente reactivo con el fin de obtener un TPE con una fase de caucho de enlaces cruzados qufmicamente, lo que resulta en unas propiedades que estan mas cerca de las de un caucho termoplastico que en el caso de la misma composici6n que no tenga los enlaces cruzados.
A continuaci6n se aclara la invenci6n con referencia a la unica figura.
Esta figura muestra un corte transversal a traves de una bomba peristaltica 1 segun la invenci6n, del tipo rotatorio.
La bomba 1 comprende:
un alojamiento 2 de bomba;
una superficie de prensado presente en este alojamiento 2 de bomba y que tiene la forma general de un medio cilindro que se extiende durante 180� y que tiene un eje geometrico central 5;
un tubo flexible 4 elasticamente deformable que tiene una admisi6n 6 de medio fluido y una descarga 7 de medio fluido; un rotor 8 con dos levas 9, 10 de prensado que estan colocadas simetricamente entre sf, es decir, en angulos mutuos de 180� e iguales posiciones radiales con respecto al eje geometrico central 5, y tambien al eje geometrico central 8, y que en esta realizaci6n se han llevado a la practica como unas levas parcialmente cilfndricas con respectivos ejes centrales 11, 12, cuyo rotor 8 se puede impulsar a rotaci6n mediante unos medios de impulsi6n (que no se han mostrado);
cuyas levas 9, 10 de prensado presionan durante el funcionamiento la parte del tubo flexible 4 que esta en contacto con la leva relevante de prensado 9, 10 contra dicha superficie de prensado 3 al mismo tiempo que comprimen y cierran localmente la parte de tubo flexible;
cuya operaci6n se realiza de tal manera que, durante la rotaci6n del rotor 8, se aspira un medio fluido a traves de la admisi6n 6 de medio fluido y se descarga a presi6n a traves de la descarga 7 de medio fluido.
El medio fluido aspirado se ha indicado con una flecha 13. El medio fluido descargado a presi6n se ha indicado con una flecha 14.
La construcci6n de la bomba 1 es conocida per se. El invento se basa en la elecci6n del material del tubo flexible 3. Este material es un vulcanizado termoplastico (TPV).
Este material muy adecuado comprende caucho de etileno-propileno-dieno (en adelante EPDM) y polipropileno (en adelante PP). Este material tiene una excelente resistencia a los acidos, bases, sustancias oxidantes, alcoholes, aldehidos y productos alimenticios bajos en grasa.
Otra opci6n para el material del tubo flexible es que comprenda caucho nitrilo (en adelante NB�) y polipropileno (PP). Un ejemplo es el �eolastTM fabricado por Advanced Elastomer Systems, Belgica. Este material es muy adecuado para el bombeo de aceites, bases y acidos diluidos.
Todavfa otra opci6n para el material del tubo flexible es que comprenda caucho nitrilo (en adelante NB�) y policloruro de vinilo (en adelante PVC). Un ejemplo del mismo es NitrovinTM fabricado por Vi-Chem Corporation, EE.UU. Este material es adecuado para bombear aceites y combustibles,
Todavfa otra elecci6n para el material del tubo flexible es que comprenda caucho de poliacrilato (en adelante ACM) y poliamida (en adelante PA). Un ejemplo del mismo es el �eotherm� fabricado por �eon Chemicals, EE.UU. Este material es muy adecuado para bombear aceite , combustibles e hidrocarburos calientes.
En el espacio 15 de la bomba esta situado un lubricante lfquido. Un producto muy adecuado como elemento lfquido que actua como lubricante y refrigerante es el disponible comercialmente con el nombre de "Lubricante genuino Bredel para tubo flexible" Es este un lfquido con una viscosidad dinamica de alrededor de 600-700 mPa.s (20�C).Este lubricante y refrigerante se ha registrado en los Estaos Unidos en la NSF (National Science Foundation) con el numero 123204
En las pruebas se ha demostrado que la combinaci6n del material para el tubo flexible segun la invenci6n y de una bomba peristaltica de acuerdo con la invenci6n, en donde la superficie de prensado 3, el tubo flexible 4 y el rotor 8 con las levas de prensado 9, 10 esten situados en un lubricante, puede tener una vida util que es entre tres y cuatro
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veces mas larga que:
(1) cuando se usa el mismo material para un tubo flexible en una bomba peristaltica no lubricada, en la que las levas de prensado 9, 10 se han reemplazado por rodillos que rotan libremente;
(2) cuando se use cualquier otro material no ensayado en una bomba peristaltica no lubricada con 5 rodillos; y
(3)
en una bomba peristaltica lubricada con levas fijas y materiales de tubo flexible usuales, por ejemplo tubos flexibles de caucho provistos opcionalmente de un refuerzo;
(4)
en la bomba segun el documento US-A-2004/0018777, en cuya bomba el tubo flexible tiene una fuerte tendencia a la delaminaci6n como resultado del cizallamiento, y por tanto tiene una vida util corta.
10 En las pruebas se ha demostrado tambien que la combinaci6n permite un caudal de bombeo entre tres y diez veces mayor por incrementar la rotaci6n del rotor 8.
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Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Bomba peristaltica (1) para hacer que circule un medio fluido, tal como un lfquido, un gas, una lechada, un material granulado o una combinaci6n de dos o mas de los mismos, cuya bomba (1) comprende:
    un alojamiento (2) de bomba;
    una superficie de prensado (3) presente en este alojamiento (2) de bomba;
    un tubo flexible (4) que se puede deformar elasticamente, una parte del cual discurre contra la superficie de prensado (3), cuyo tubo flexible (4) tiene una admisi6n (6) para un medio fluido y una descarga (7) para un medio fluido; y
    unos medios de prensado (8) con un numero de elementos de prensado colocados de forma equidistante, tales como unos rodillos o levas (9, 10);
    cuyos medios de prensado (8) se pueden impulsar de tal manera que los elementos de prensado (9, 10) se muevan a lo largo del tubo flexible (4); y
    cuyos elementos de prensado (9, 10), durante el funcionamiento, prensan la parte de tubo flexible que esta en contacto con el elemento de prensado (9, 10) relevante contra dicha parte de superficie de prensado (3) al mismo tiempo que comprimen y cierran localmente la parte de tubo flexible;
    estas operaciones se realizan de tal manera que, durante la impulsi6n de los medios de prensado (8), se aspira un medio fluido a traves de la admisi6n (6) de medio fluido y se descarga a presi6n a traves de la descarga (7) de medio fluido;
    estando situados en un bano (15) con lubricante la superficie de prensado (3), el tubo flexible (4) y los medios de prensado (8) con los elementos de prensado (9, 10);
    caracterizado porque
    el tubo flexible (4) no esta reforzado ni es estratificado, y consiste exclusivamente en un vulcanizado termoplastico homogeneo (TPV).
  2. 2.
    Una bomba peristaltica (1) segun la reivindicaci6n 1, en la que el material del tubo flexible (4) comprende caucho de etileno-propileno-dieno (EPDM) y polipropileno (PP).
  3. 3.
    Una bomba peristaltica (1) segun la reivindicaci6n 1, en la que el material del tubo flexible (4) comprende caucho nitrilo (NB�) y polipropileno (PP).
  4. 4.
    Una bomba peristaltica (1) segun la reivindicaci6n 1, en la que el material del tubo flexible (4) comprende caucho nitrilo (NB�) y policloruro de vinilo (PVC).
  5. 5.
    Una bomba peristaltica (1) segun la reivindicaci6n 1, en la que el material del tubo flexible (4) comprende caucho de poliacrilato (ACM) y poliamida (PA).
  6. 6.
    Una bomba peristaltica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el material del tubo flexible (4) tiene una dureza Shore A en el intervalo comprendido entre 55 y 95.
  7. 7.
    Una bomba peristaltica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la bomba (1) es del tipo lineal.
  8. 8.
    Una bomba peristaltica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la bomba (1) es del tipo rotatorio; la superficie de prensado (3) es curva y al menos una parte de la misma adopta la forma general de un arco de
    cfrculo con un eje geometrico central (5); los medios de prensado (8) se han disenado como un rotor (8); los elementos de prensado (9, 10) estan situados en iguales posiciones angular y radial; y el rotor (8) se puede impulsar a rotaci6n alrededor de un eje geometrico central (5).
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  9. 9. Un metodo para fabricar un tubo flexible (4) para una bomba peristaltica (1) segun una de las reivindicaciones 1 a 8, de acuerdo con cuyo metodo un material granulado que consiste en un caucho y un plastico termoplastico se prensan a traves de una boquilla anular de extrusi6n a una temperatura y una presi6n incrementadas, y el producto extrudido con aspecto de tubo flexible que sale de la boquilla de extrusi6n se enfrfa, y se separa del producto
    5 extrudido asf obtenido un tubo flexible (4) de la longitud prevista.
  10. 10.
    Un metodo segun la reivindicaci6n 9, de acuerdo con cuyo metodo un tubo flexible (4) fabricado anteriormente y posiblemente ya usado se muele con grano fino de tal manera que se obtenga el producto granulado�
  11. 11.
    Un tubo flexible para una bomba peristaltica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,
    caracterizado porque
    10 el tubo flexible (4) no esta reforzado ni es estratificado, y consiste exclusivamente en un vulcanizado termoplastico (TPV).
    E07104378 17-11-2011
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