ES3046816T3

ES3046816T3 - Membrane pump

Info

Publication number: ES3046816T3
Application number: ES23214388T
Authority: ES
Inventors: Simon Nettesheim
Original assignee: PSG Germany GmbH
Current assignee: PSG Germany GmbH
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2025-12-02
Anticipated expiration: 2039-10-09
Also published as: EP4328448A2; EP3864291A1; WO2020074576A1; EP3864291B1; CN117869261A; DE102018008036A1; EP4328448B1; CN113195895A; US12116994B2; US20210355934A1; ES2973076T3; US20250003404A1; EP4328448A3; EP4644697A1; EP3864291C0; CN113195895B

Abstract

Bomba de diafragma con al menos una cámara de bomba, en donde la cámara de bomba está conectada a una cámara de entrada a través de una válvula de entrada y a una cámara de salida a través de dos válvulas de salida, en donde la válvula de entrada tiene una abertura de entrada que puede cerrarse mediante un cuerpo de válvula de entrada y las válvulas de salida tienen cada una una abertura de salida que puede cerrarse mediante un cuerpo de válvula de salida, en donde las dos válvulas de salida y la válvula de entrada forman un triángulo en una proyección sobre un plano de proyección transversal al eje longitudinal de la cámara de bomba. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Bomba de membrana

[0005] La invención se refiere a una bomba de membrana con una cámara de bombeo, en donde la cámara de bombeo está conectada a una cámara de entrada a través de una válvula de entrada y a una cámara de salida a través de una válvula de salida. La invención se refiere también a un dispositivo para transportar fluidos con una bomba de membrana.

[0007] A partir del documento DE 101 17 531 A1 y a partir del documento DE 20 2006 020 237 U1 se conocen bombas de membrana que presentan una cabeza de bomba unida esencialmente con un accionamiento. La cabeza de bomba presenta varias cámaras de bombeo, por ejemplo, cuatro, impermeabilizadas respectivamente por medio de una membrana de bomba con respecto a una cámara de accionamiento. La membrana de bomba respectiva está unida en este caso a un disco oscilante dispuesto en la cámara de accionamiento a través de un elemento de bomba asignado. En este caso, mediante un movimiento oscilante del disco oscilante se provoca un movimiento de bombeo periódico axial oscilante de la membrana de bomba. El disco oscilante se apoya en un pivote de accionamiento de un árbol de accionamiento conectado al accionamiento. En este caso, el pivote de accionamiento está inclinado con respecto al eje longitudinal del árbol de accionamiento y unido al disco oscilante a través de un rodamiento de bolas. En el caso de las bombas de membrana según los documentos DE 101 17531 A1 y DE 202006020237 U1, una cámara de salida está dispuesta en el centro y una cámara de entrada está dispuesta concéntricamente a la cámara de salida alrededor de la cámara de salida.

[0009] A partir del documento EP 3327287 A1 se conoce una bomba de membrana con al menos una cámara de bombeo. La cámara de bombeo está unida a una cámara de entrada a través de una válvula de entrada y a una cámara de salida a través de una válvula de salida, presentando la válvula de entrada un orificio de entrada que puede cerrarse mediante un cuerpo de válvula de entrada y presentando la válvula de salida un orificio de salida que puede cerrarse mediante un cuerpo de válvula de salida. El orificio de salida rodea el orificio de entrada o el orificio de entrada rodea el orificio de salida.

[0010] El documento WO 2013/032587 A1 describe un cabezal de compresor con varias válvulas con una carcasa que define una cámara de entrada en comunicación selectiva con una cavidad a través de varias válvulas de entrada unidireccionales y una cámara de salida que se comunica selectivamente con la cavidad a través de varias válvulas de salida unidireccionales. La carcasa también define un orificio de entrada para la entrada de gas a la cámara de entrada y un orificio de salida para forzar la salida del gas comprimido de la cámara de salida. En funcionamiento, el cabezal del compresor multiválvula está unido operativamente con una membrana alternativa que aspira gas hacia la cámara de entrada y luego hacia la cavidad durante la carrera de succión de la membrana, mientras que expulsa gas comprimido de la cavidad y a través del orificio de salida durante la carrera de salida de la membrana.

[0012] El documento DE 19833286 A1 describe un compresor de aire de pistón y cilindro que presenta una placa de válvula entre un extremo superior del cilindro y una culata de cilindro. La placa de válvula presenta una escotadura dispuesta en general diametralmente que aloja una lengüeta de válvula de succión, estando dispuesta la válvula encima de orificios en al menos un lado de la escotadura, y estando diseñado el dispositivo de manera que minimice el espacio libre de funcionamiento del compresor.

[0014] El documento US 5.141.409 A describe una máquina de compresión que puede utilizarse como compresor, bomba o actuador. La máquina comprende una carcasa en la que se aloja una membrana flexible. El interior de la carcasa está dividido en una cámara de compresión y una cámara de contrapresión por la membrana, que consiste en un resorte de membrana o un fuelle. La membrana se mueve hacia delante y hacia atrás para comprimir el líquido en la cámara de compresión y empujarlo fuera de la cámara de compresión. La cámara de contrapresión está sellada con un gas presurizado. La presión en la cámara de contrapresión contrarresta la presión en la cámara de compresión y se mantiene aproximadamente a la mitad de la presión que reina en la cámara de compresión durante la compresión para suprimir la flexión del membrana.

[0016] Las bombas de membrana se emplean especialmente en los campos de la química, la farmacia y la biotecnología, en los que el medio bombeado es a veces muy costoso, por lo que resulta deseable que después del proceso de bombeo no quede en la bomba de membrana volumen residual alguno del medio bombeado o bien solo quede el menor volumen residual posible del medio bombeado. Además, un llenado completo de las bombas de membrana de este tipo con el fluido sin inclusiones de aire resulta ventajoso para la capacidad de bombeo.

[0018] Lo desventajoso en el caso de las bombas de membrana conocidas de los documentos DE 101 17531 A1 y DE 202006 020237 U1 que, en general, han demostrado su eficacia, es que presentan una cámara de entrada central, lo que hace que, una vez finalizado el proceso de bombeo, quede en la cámara de entrada un volumen residual relativamente grande del medio bombeado, debido a que la cámara de salida externa está dispuesta de forma esencialmente concéntrica con respecto a la cámara de entrada. Además, suele quedar aire en las cámaras de bombeo superiores de la bomba, lo que generalmente influye negativamente en la estabilidad de bombeo (pulsación), así como en la capacidad de bombeo. Lo desventajoso de la bomba de membrana conocida por el documento EP 3 327 287 A1, que en principio también ha demostrado su eficacia, radica en que la previsión de un orificio de salida que rodea el orificio de entrada o la previsión de un orificio de entrada que rodea el orificio de salida conllevan unos requisitos relativamente exigentes en cuanto al diseño de la bomba de membrana, especialmente en cuanto al diseño de las distintas cámaras de entrada unidas con una válvula de entrada.

[0020] El cometido de la presente invención consiste, por lo tanto, en mejorar las bombas de membrana conocidas con respecto al vaciado residual y/o la ventilación de las cámaras de bombeo, pretendiéndose una estructura simple y/o una configuración sencilla.

[0022] Este problema se resuelve mediante el objeto de las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes y en la siguiente descripción se muestran formas de realización ventajosas.

[0024] La invención parte de la idea de elegir de forma más eficaz el posicionamiento de dos válvulas de salida en la cámara de bombeo y de una válvula de entrada en la cámara de bombeo para obtener una mejora en el vaciado residual y/o en la ventilación de la cámara de bombeo, pero también para simplificar la estructura. La invención ha comprobado por primera vez que la previsión de dos válvulas de salida, previstas adicionalmente a la válvula de entrada, puede dar lugar a una estructura más simple si las dos válvulas de salida y la válvula de entrada se disponen en los vértices de un triángulo arbitrario. Hasta ahora se suponía que era necesaria una relación espacial directa entre los orificios de salida y los orificios de entrada, por ejemplo, en el sentido de que el orificio de salida debía rodear el orificio de entrada. En este caso, la invención ha acabado, entre otros, con el prejuicio de que ninguna disposición desplazada de las válvulas de salida con respecto a la válvula de entrada permite mejorar la bomba de membrana. En lugar de una disposición de los orificios de entrada/salida, la invención se centra principalmente en una disposición fundamentalmente especial de la válvula de entrada y de dos válvulas de salida de una cámara de bombeo, mediante la cual se puede reducir la cantidad residual del medio bombeado y también el aire restante en la cámara de bombeo una vez finalizado el proceso de bombeo, siendo incluso posible un vaciado completo. Una de las válvulas de salida puede estar dispuesta en la zona superior de la cámara de bombeo en relación con la dirección de la aceleración de la gravedad y la otra válvula de salida puede estar dispuesta en la zona inferior de la cámara de bombeo en relación con la dirección de la aceleración de la gravedad. En este caso, la válvula de entrada está dispuesta desplazada con respecto a las válvulas de salida de una cámara de bombeo respectiva, de manera que las válvulas de salida puedan colocarse de forma ventajosa. Por ejemplo, la válvula de entrada puede estar dispuesta junto a la inferior de las dos válvulas de salida o bien a un lado. Además de la posibilidad de vaciar y/o ventilar la bomba de membrana, en especial automáticamente en la medida de lo posible, esta disposición permite una distribución mejorada del flujo con una estructura más sencilla de la bomba de membrana.

[0026] Según un primer aspecto de la invención, la bomba de membrana presenta al menos una cámara de bombeo, en donde la cámara de bombeo está unida con una cámara de entrada a través de una válvula de entrada y con una cámara de salida a través de dos válvulas de salida, en donde la cámara de salida está configurada de forma anular.

[0028] La válvula de entrada presenta un orificio de entrada que puede cerrarse mediante un cuerpo de válvula de entrada. Cada una de las válvulas de entrada presenta un orificio de salida que puede cerrarse mediante un cuerpo de válvula de salida. Para la cámara de bombeo están previstas dos válvulas de salida, y las dos válvulas de salida y la válvula de entrada forman un triángulo en una proyección sobre un plano de proyección transversal al eje longitudinal de la cámara de bombeo. Mediante la disposición desplazada de la válvula de entrada y de las dos válvulas de salida es posible una colocación óptima de la cámara de bombeo. En particular, una válvula de salida puede estar dispuesta en la zona inferior y otra válvula de salida en la zona superior de la cámara de bombeo, independientemente de la disposición de la válvula de entrada en la cámara de bombeo. La válvula de entrada puede estar dispuesta en la zona inferior de la cámara de bombeo. La válvula de entrada puede estar dispuesta más cerca de un eje central de la bomba de membrana que las válvulas de salida. La disposición de las dos válvulas de salida y de la válvula de entrada posibilita en este caso una construcción sencilla de la bomba de membrana. Mediante la disposición de las dos válvulas de salida con la válvula de entrada para formar un triángulo, es posible que proyecciones de una línea de unión recta que une cada una de las dos válvulas de salida con la válvula de entrada de la cámara de bombeo en un plano de proyección transversal al eje longitudinal, en donde el plano de proyección tiene un punto en común con el eje longitudinal, puedan presentar un ángulo distinto de 0 grados entre sí.

[0030] En el sentido de la descripción, la expresión "eje central" o bien "eje medio" de la bomba de membrana comprende un eje que se extiende sustancialmente de manera transversal a la placa frontal, la placa de la válvula y/o la placa extrema (el eje central o bien eje medio puede extenderse sustancialmente paralelo a la normal de la placa frontal, la placa de la válvula y/o la placa extrema) y puede estar dispuesto sustancialmente de manera central a una de las placas. En una forma de realización preferida, el eje central o bien eje medio puede discurrir de forma centralizada a través de una entrada, que está dispuesta de forma especialmente centralizada, en particular en una placa frontal.

[0032] En el sentido de la descripción, la expresión "eje longitudinal" de la cámara de bombeo comprende un eje que discurre en particular transversalmente a la placa de la válvula (esencialmente paralelo a la normal de la placa de la válvula). El eje longitudinal está dispuesto en este caso esencialmente centrado con respecto a la cámara de bombeo, en particular esencialmente centrado con respecto a la membrana de la bomba. El eje longitudinal de la cámara de bombeo discurre esencialmente paralelo al eje medio o bien eje central de la bomba de membrana.

[0034] En un segundo aspecto de la invención, la bomba de membrana presenta al menos una cámara de bombeo, en donde la cámara de bombeo está unida con una cámara de entrada a través de una válvula de entrada y con una cámara de salida a través de dos válvulas de salida, en donde la cámara de salida está configurada de forma anular. La válvula de entrada presenta un orificio de entrada que puede cerrarse mediante un cuerpo de válvula de entrada y cada una de las válvulas de salida presenta un orificio de salida que puede cerrarse mediante un cuerpo de válvula de salida. Están previstas dos válvulas de salida para la cámara de bombeo. Una proyección de líneas de unión rectas, que en cada caso unen entre sí válvulas de salida adyacentes, sobre un plano de proyección transversal al eje longitudinal de la cámara de bombeo está libre de puntos de intersección con las válvulas de entrada. Es posible que, aunque estén previstas dos válvulas de salida por cámara de bombeo, que las válvulas de salida estén dispuestas con respecto a la válvula de entrada de tal manera que resulte una disposición de las válvulas de salida con respecto a la válvula de entrada que, junto al vaciado residual deseado, a la ventilación de la cámara de bomba y a la estabilidad de suministro, así como la capacidad de bombeo, se pueda lograr una estructura simple con respecto a la cámara de entrada o bien la cámara de salida unidas durante el flujo con las válvulas de entrada y a las válvulas de salida, pudiéndose juntar las válvulas de entrada en una cámara de entrada común y/o pudiéndose juntar las válvulas de salida en una cámara de salida común.

[0036] En un tercer aspecto de la invención, la bomba de membrana presenta al menos dos cámaras de bombeo, en donde cada una de las cámaras de bombeo está unida con una cámara de entrada respectiva a través de una válvula de entrada respectiva y con una cámara de salida a través de en cada caso dos válvulas de salida. Cada una de las válvulas de entrada presenta un orificio de entrada que puede cerrarse mediante un cuerpo de válvula de entrada respectivo y cada una de las válvulas de salida presenta un orificio de salida que puede cerrarse mediante un cuerpo de válvula de salida respectivo. Las válvulas de entrada están dispuestas en una cámara de entrada común. Con ello se puede simplificar el diseño y/o la construcción; en particular, en el caso de bombas de membrana construidas de forma modular, se puede intentar utilizar una placa que se haya utilizado ya previamente para bombas de membrana. Se puede conseguir que una mejora en términos de vaciado residual, ventilación y/o pulsación se consiga solamente modificando la disposición de las válvulas de salida y/o de entrada de la cámara de bombeo, sin tener que modificar las placas que forman la cámara de entrada y/o la cámara de salida. Además, los costes de impermeabilización de la una cámara de entrada pueden reducirse en comparación con la previsión de varias cámaras de entrada. En una forma de realización particularmente preferida, la cámara de entrada puede estar prevista esencialmente en el centro.

[0038] Los aspectos de la invención antes mencionados se pueden combinar libremente entre sí y pueden resultar mejoras adicionales.

[0040] La bomba de membrana presenta una cámara de bombeo, preferiblemente dos y, de manera especialmente preferida, tres, cuatro o más cámaras de bombeo. El volumen de esta cámara de bombeo o bien de las varias cámaras de bombeo puede o bien pueden modificarse con especial preferencia cíclicamente, en especial periódicamente, mediante una fuerza externa. De forma especialmente preferida, al menos una pared del volumen de cámara está formada por una membrana fabricada preferiblemente de un material o bien de varios materiales elásticos, por ejemplo, plástico, caucho, elastómero, silicona o un material equivalente que especialmente también puede comprender uno o varios materiales compuestos, a fin de aumentar la estabilidad y la vida útil. Si la pared formada por la membrana está realizada de manera que pueda comprimir completamente el espacio previsto para la formación de la cámara de bombeo, la cámara de bombeo puede dimensionarse con respecto al volumen máximo de la cámara de bombeo a prever, de modo que este volumen máximo corresponda exactamente al volumen de fluido a bombear según lo previsto dentro de una carrera de bomba. Sin embargo, también son concebibles cámaras de bombeo (esencialmente) mayores que pueden, por ejemplo, mejorar el comportamiento del flujo, la eficiencia de la bomba de membrana o los costes de producción.

[0042] Un cuerpo de válvula en el marco de la descripción puede estar formado especialmente por una membrana elástica que, en caso de aplicación de una diferencia de presión adecuada, libera por regla general, al menos parcialmente, el orificio de válvula asignado al cuerpo de válvula. Como materiales para el cuerpo de válvula son posibles también, por ejemplo, metales, pero especialmente también plástico, caucho, elastómero, silicona o un material equivalente que especialmente también puede presentar uno o varios materiales compuestos o estar formado por estos. Al aplicarse una diferencia de presión en la dirección opuesta, el cuerpo de válvula cierra el orificio de válvula y/o está previsto un elemento tensor que actúa sobre el cuerpo de válvula y, si se encuentra fuera de la posición cerrada, lo pretensa en la posición cerrada en la que el cuerpo de válvula cierra el orificio de válvula. Por una membrana se entiende aquí especialmente una placa que la mayoría de las veces presenta propiedades elásticas y/o de resorte, pudiendo estas propiedades elásticas y/o de resorte estar también presentes solo en secciones, por ejemplo, en la zona marginal. La membrana puede ser plana por secciones, pero en una forma de realización preferida se ha realizado curvada en las secciones en las que impermeabiliza una cámara de bombeo, pudiendo así la sección realizada de forma curvada adaptarse a la carrera. Además, un sistema de control de la válvula puede controlar la apertura y el cierre de las válvulas o influir en una optimización del proceso de bombeo.

[0043] De manera especialmente preferida, la válvula de entrada y/o la válvula de salida son una válvula de paraguas. Por una válvula de paraguas se entiende una válvula en la que el cuerpo de válvula está formado por un paraguas.

[0045] En el marco de la descripción, la mención de un número comprende la previsión de exactamente el número de elementos indicado por el número, aunque no se excluyen otros elementos idénticos o bien similares. Por ejemplo, si en la descripción se describe que una cámara de bombeo presenta dos válvulas de salida, entonces la cámara de bombeo puede presentar exactamente dos, pero también tres, cuatro o más válvulas de salida. De forma análoga se comporta con la válvula de entrada. Una cámara de bombeo puede presentar exactamente una válvula de entrada, dos, pero también tres, cuatro o más válvulas de entrada. Es posible que las cámaras de bombeo presenten un número diferente de válvulas de entrada y/o de salida.

[0047] Una cámara de entrada en el marco de la descripción funciona para mantener listo el fluido a bombear. El orificio de entrada puede estar configurado directamente en una pared de la cámara de entrada. Con ello es posible una estructura compacta de la bomba de membrana, especialmente si, en una forma de realización preferida adicional, el orificio de entrada se abre directamente en la cámara de bombeo. Es posible que entre la cámara de entrada y la cámara de bombeo esté previsto un canal de entrada que conecta la cámara de entrada con la cámara de bombeo. Esta opción crea la posibilidad de configurar más libremente la posición de la cámara de entrada dentro de la bomba de membrana con respecto a la cámara de bombeo. En una forma de realización especialmente preferida, la cámara de entrada está unida directamente con la cámara de bombeo a través del orificio de entrada sin la interposición de un canal de entrada, por lo que se puede prescindir de una configuración adicional de un canal de entrada.

[0049] Una cámara de salida en el marco de la descripción sirve para recoger y agrupar el fluido bombeado, en particular para hacerlo pasar a una salida central de la bomba de membrana, especialmente en caso de varias cámaras de bombeo y/o válvulas de salida. El orificio de salida puede estar configurado directamente en una pared de la cámara de salida. Con ello es posible una estructura compacta de la bomba de membrana, especialmente si, en una forma de realización preferida adicional, el orificio de salida se abre directamente en la cámara de bombeo. Es posible que entre la cámara de salida y la cámara de bombeo esté previsto un canal de salida que conecta la cámara de salida con la cámara de bombeo. Con ello se crea la posibilidad de configurar más libremente la posición de la cámara de salida dentro de la bomba de membrana con respecto a la cámara de bombeo. En una forma de realización especialmente preferida, la cámara de salida está unida directamente con la cámara de bombeo a través del orificio de salida sin la interposición de un canal de salida, pudiéndose así simplificar la construcción de la bomba de membrana.

[0051] En una forma de realización preferida, una válvula de salida está dispuesta en una zona marginal de la cámara de bombeo y una válvula de salida está dispuesta en la zona marginal opuesta de la cámara de bombeo. Con ello, se pueden posicionar eficazmente las válvulas de salida, a fin de conseguir un mejor vaciado residual del fluido y una mejor ventilación. Una de las zonas marginales puede ser una "zona superior" de la cámara de bombeo y la otra zona marginal puede ser una "zona inferior" de la cámara de bombeo. En el marco de la descripción, las expresiones "zona superior” y "zona inferior” comprenden dos zonas de la cámara de bombeo que están presentes en zonas marginales opuestas de la cámara de bombeo. La expresión "zona superior” comprende la colocación de la válvula de salida funcionalmente de manera que esté previsto al menos un orificio de salida que esté dispuesto lo más cerca posible del borde superior de la cámara de bombeo. La indicación de dirección "arriba" o bien "superior” se refiere a la dirección de aceleración de gravedad cuando la bomba de membrana está instalada y se encuentra en posición de funcionamiento. La indicación de dirección zona "superior" describe una zona marginal de la cámara de bombeo que está más alejada en la dirección de aceleración de gravedad que la "zona "inferior". La disposición de las válvulas de salida en la zona superior o bien inferior comprende un posicionamiento tal que uno o varios orificios de salida asignados a la válvula de salida están dispuestos en la zona marginal superior o bien inferior de la cámara de bombeo.

[0053] En una forma de realización preferida, la válvula de entrada está dispuesta más cerca del eje medio de la bomba de membrana que las dos válvulas de salida. Como consecuencia, la cámara de entrada puede estar dispuesta de forma centrada y rodeada por la cámara de salida, con lo que se puede conseguir que la cámara de salida pueda estar dispuesta por debajo de la cámara de entrada con respecto a la dirección de aceleración de gravedad, con lo que se puede mejorar aún más el vaciado residual de toda la bomba de membrana.

[0055] En una forma de realización preferida están previstas para la cámara de bombeo dos válvulas de salida desplazadas una respecto a la otra en dirección vertical. De este modo se puede alcanzar una variabilidad en la disposición de la válvula de salida y de la válvula de entrada, lo que tiene un efecto beneficioso en el vaciado residual, la ventilación y la estabilidad de bombeo, así como en la capacidad de bombeo, dando también lugar a un diseño más sencillo de la bomba de membrana. En el marco de la invención, una vertical describe una línea que discurre transversalmente al eje medio de la bomba de membrana o bien transversalmente al eje longitudinal de la cámara de bombeo, en particular, la vertical puede discurrir paralela al eje de aceleración de gravedad, considerándose la bomba de membrana en estado montado y lista para el funcionamiento.

[0057] En una forma de realización preferida, la válvula de entrada de la cámara de bombeo está dispuesta de forma excéntrica en la sección transversal de la cámara de bombeo. Con ello se puede posibilitar un desplazamiento de la válvula de entrada que puede crear una elección lo más libre posible para la disposición de las dos válvulas de salida. En esencia, la válvula de entrada puede desplazarse en una zona de la cámara de bombeo, de manera que las válvulas de salida puedan posicionarse mejor y, al mismo tiempo, se mejora una unión de la cámara de bombeo con la cámara de entrada y con la cámara de salida mediante las válvulas de salida y la válvula de entrada. En el sentido de la descripción, el término "excéntrica" comprende una indicación de la posición que corresponde esencialmente al centro de la sección transversal y/o al centro de gravedad de la sección transversal, considerándose a lo largo del eje longitudinal de la bomba de membrana y describiéndose en este sentido que la válvula de entrada no está situada en un eje a través del centro de la sección transversal o bien en un eje a través del centro de gravedad de la sección transversal.

[0059] En una forma de realización preferida, las válvulas de salida está dispuestas en forma circular o en forma de segmento circular. Las válvulas de salida pueden disponerse en una placa de válvula de forma esencialmente circular o bien de segmento circular, lo que simplifica la fabricación de la bomba de membrana. En una forma de realización especialmente preferida, las válvulas de salida están dispuestas de forma circular o bien de segmento circular alrededor de un eje medio de la bomba de membrana. La disposición circular o bien de segmento circular de las válvulas de salida puede dar lugar a una cámara de salida con una configuración menos compleja. Mediante una configuración de forma circular (de segmento circular), la cámara de salida puede presentar una invariancia rotacional.

[0061] En una forma de realización preferida, la bomba de membrana presenta más de una cámara de bombeo, presentando la disposición de la válvula de entrada y de las dos válvulas de salida de las cámaras de bombeo esencialmente una invariancia rotacional con respecto a un ángulo de menos de 360° sobre el eje medio de la bomba de membrana. Si se utilizan varias cámaras de bombeo entonces puede crearse una invariancia rotacional que, además de una estructura simple o bien una construcción sencilla, permita una manipulación sencilla o bien un montaje sencillo de la bomba de membrana. Por ejemplo, puede estar previsto que se pueda alcanzar una invariancia rotacional de 360°/número de cámaras de bombeo.

[0063] De acuerdo con la invención, está prevista una cámara de salida de configuración anular. De este modo cabe la posibilidad de crear una bomba de membrana simple, pudiendo especialmente la cámara de salida rodear la cámara de entrada y pudiendo la impermeabilización de la cámara de salida limitarse, en lo posible, a una sola cámara. Especialmente en caso de dos o más cámaras de bombeo puede estar prevista una cámara de salida común y una cámara de entrada común, rodeando la cámara de salida a la cámara de entrada y no disponiéndose zona alguna de la cámara de salida entre dos cámaras de entrada. La forma de la cámara de salida y/o de la cámara de entrada puede ser una forma simple.

[0065] En una forma de realización preferida, la sección transversal de la cámara de bombeo presenta al menos una sección recta en una pared lateral. Con ello, se puede ampliar la cámara de bombeo con respecto a una pared lateral completamente curvada. Una pared lateral completamente curvada en la zona superior o inferior proporciona ciertamente disposiciones directas de las válvulas de salida, posicionándose una válvula de entrada en el punto más alto y la otra válvula de salida en el punto más bajo de la cámara de bombeo; aquí el aire queda atrapado o bien el fluido fluye, pero la ventilación o bien el vaciado residual también pueden conseguirse en caso de secciones rectas. A pesar de la forma impuesta de una pared lateral completamente curvada, se ha comprobado que con la disposición desplazada también se puede lograr una ampliación de la cámara de bombeo mediante una previsión de secciones rectas de la pared lateral, especialmente en la zona superior y/o inferior.

[0067] En una forma de realización preferida están previstas varias cámaras de bombeo y las cámaras de bombeo están dispuestas en una retícula de columnas y filas. En este caso, las cámaras de bombeo también pueden realizarse en diferentes planos. Mediante la disposición a modo de retícula de las cámaras de bombeo esencialmente unas encima de otras y unas debajo de otras se puede crear una disposición en la que una zona central puede desplazar la válvula de entrada, a fin de poder posicionar eficazmente las dos válvulas de salida.

[0069] La invención también crea un dispositivo para transportar fluidos con una bomba de membrana descrita en la descripción y/o en las reivindicaciones, estando prevista una cabeza de bomba con una cámara de accionamiento y con un accionamiento e impermeabilizándose la cámara de bombeo con respecto a la cámara de accionamiento por medio de una membrana de bomba. Si están previstas dos o más cámaras de bombeo, las cámaras de bombeo pueden impermeabilizarse con respecto a la cámara de accionamiento respectivamente mediante una membrana de bomba. En una forma de realización preferida, la membrana de bomba puede desplazarse en un movimiento de bombeo axial periódico por medio de un elemento de bombeo asignado.

[0071] En el marco de la presente descripción, la expresión "orificio de salida" describe no solo un único orificio, sino que también se utiliza para representar una suma de orificios individuales limitados entre sí. Según una forma de realización preferida, el orificio de salida está segmentado en varias secciones de orificio de salida separadas unas de otras transversalmente al eje longitudinal de la cámara de bombeo con respecto al plano de proyección. Las secciones de orificio de salida de una válvula de salida pueden ser preferiblemente circulares o en forma de segmento circular. En una forma de realización preferida, la pertenencia de las secciones de orificio de salida a una válvula de salida se consigue gracias a que las secciones de orificio de salida están cerradas por un cuerpo de válvula común. El orificio de salida o bien las secciones de orificio de salida pueden extenderse en una dirección, de manera que la extensión del orificio de salida o bien de la zona en la que están presentes las secciones de orificio de salida de una válvula de salida corresponda fundamentalmente a 1/5 hasta 1/3 de la anchura y/o altura de la cámara de bombeo. Así es posible conseguir un alto rendimiento de la bomba.

[0072] En el marco de la descripción, la expresión "orificio de entrada" no solo comprende un único orificio, sino que el orificio de entrada puede estar formado por secciones de orificio de entrada que están limitadas entre sí. Según una forma de realización preferida, el orificio de entrada está segmentado en varias secciones de orificio de entrada separadas unas de otras transversalmente al eje longitudinal de la cámara de bombeo con respecto al plano de proyección. Las secciones de orificio de entrada pueden estar dispuestas preferiblemente en forma de círculo o de segmento circular en un plano de proyección transversalmente al eje longitudinal de la cámara de bombeo. En una forma de realización preferida, la pertenencia de las secciones de orificio de entrada a una válvula de entrada se consigue gracias a que las secciones de orificio de entrada se cierran mediante un cuerpo de válvula común.

[0073] Según una forma de realización preferida, la cámara de entrada presenta en su extremo inferior en la dirección vertical una pared que está configurada de manera que la pared termine fundamentalmente a ras con la parte inferior del orificio de entrada de al menos una válvula de entrada. Especialmente, una o varias válvulas de entrada situadas en la parte más inferior se transforman con su respectiva zona inferior de su respectivo orificio de entrada en la pared de la cámara de entrada, de manera que la cámara de entrada pueda vaciarse completamente a través de las válvulas de entrada y el fluido residual se transporte desde la cámara de entrada a la cámara de salida durante el proceso de bombeo.

[0075] Según una forma de realización preferida, la cámara de salida presenta en su extremo inferior en la dirección vertical una pared que está configurada de manera que la pared termine fundamentalmente a ras con la parte inferior del orificio de salida de al menos una válvula de salida. Especialmente, una o varias válvulas de salida situadas en la parte más inferior se transforman con su respectiva zona inferior de su respectivo orificio de salida en la pared de la cámara de salida, de manera que la cámara de salida pueda vaciarse completamente a través de las válvulas de salida y el fluido residual se transporte desde la cámara de salida a la cámara de salida fuera de la bomba de membrana.

[0077] En una forma de realización preferida, varias, en particular todas las válvulas de salida de la bomba de membrana están configuradas del mismo modo y con especial preferencia presentan la misma forma del orificio de salida y/o la misma forma del cuerpo de válvula. En una forma de realización preferida, varias, en particular todas las válvulas de entrada de la bomba de membrana están configuradas del mismo modo y presentan con especial preferencia la misma forma del orificio de entrada y/o la misma forma del cuerpo de válvula.

[0079] En una forma de realización preferida está prevista una placa de válvula de entrada dentro de la cual o bien en la cual las válvulas de entrada están dispuestas separadas espacialmente. En una forma de realización especialmente preferida, la bomba de membrana presenta cuatro cámaras de bombeo. En una forma de realización preferida, la placa de válvula de entrada presenta cuatro válvulas de entrada separadas espacialmente. En una forma de realización muy especialmente preferida, la placa de válvula de entrada presenta cuatro válvulas de entrada separadas espacialmente que están dispuestas a modo de anillo.

[0080] En una forma de realización preferida está prevista una placa de válvula de salida dentro de la cual o bien en la cual las válvulas de salida están dispuestas separadas espacialmente. En una forma de realización preferida, la bomba de membrana presenta cuatro cámaras de bombeo. En una forma de realización preferida, la placa de válvula de salida presenta cuatro válvulas de salida separadas espacialmente. En una forma de realización muy especialmente preferida, la placa de válvula de salida presenta ocho válvulas de salida separadas espacialmente que están dispuestas a modo de anillo.

[0082] En una forma de realización particularmente preferida, está prevista una placa de válvula dentro de la cual o bien en la cual están realizadas tanto las válvulas de entrada, como también las válvulas de salida.

[0084] Según una forma de realización preferida, está prevista una placa frontal, también denominada carcasa de bomba, y una placa de válvula. La placa de válvula puede estar dispuesta entre, por un lado, la placa frontal y, por el otro lado, una parte de soporte de membrana que soporta la membrana de bomba, por ejemplo, una cubierta de carcasa de membrana. La cámara de entrada o bien las cámaras de entrada puede/pueden estar configuradas, al menos parcialmente, en la placa frontal. La cámara de entrada o bien las cámaras de entrada puede/pueden están formadas por el contacto entre la placa frontal y la placa de válvula, cubriendo la placa de válvula por el lado trasero las escotaduras formadas en la placa frontal. La cámara de salida puede estar configurada, al menos parcialmente, en la placa frontal. La cámara de salida o bien las cámaras de salida están formadas por el contacto entre la placa frontal y la placa de válvula, cubriendo la placa de válvula por el lado trasero las escotaduras formadas en la placa frontal. La válvula de entrada o bien las válvulas de entrada y las válvulas de salida pueden estar dispuestas en la placa de válvula. La cámara de bombeo o bien las cámaras de bombeo pueden estar configuradas, al menos parcialmente, en la placa de válvula. Para una fabricación sencilla y económica, la placa de válvula puede configurarse esencialmente plana. Puede estar previsto un perfilado por el lado de los bordes, especialmente para interactuar con un perfilado correspondiente en la placa frontal.

[0086] La invención se explica a continuación más detalladamente con ayuda de los dibujos que representan dos ejemplos de realización de la invención. En ellos, muestran:

[0088] Fig.1 una vista frontal de una cabeza de bomba de una bomba de membrana según la invención (sin accionamiento);

[0089] Fig.2 una vista lateral en sección a lo largo de la línea A-A de la Fig. 1;

[0091] Fig.3 una vista trasera de una placa de válvula de la bomba de membrana;

[0093] Fig.4 una vista trasera de una placa de válvula seccionada a lo largo de la línea A-A en la Fig.4; y

[0095] Fig.5 un dispositivo para transportar un fluido.

[0097] La Fig. 1 muestra la cabeza de bomba 2 de una bomba de membrana 1. La bomba de membrana 1 forma una parte de un dispositivo para el transporte de un fluido.

[0098] Como puede deducirse de la Fig. 2, la cabeza de bomba 2 presenta una placa frontal 3, también denominada carcasa de cámara, una placa de válvula 4, así como una placa extrema 5, también denominada soporte de membrana, con membranas de bomba 6 que están unidas mediante elementos de bombeo a un disco oscilante no representado en la Fig. 2.

[0099] En esta forma de realización está prevista en la placa frontal 3 una entrada central 7 que desemboca en una cámara de entrada central 8. En la placa frontal 3 está previstas una salida 9 que está unida con una cámara de salida 10 que, en esta forma de realización, rodea a modo de anillo la cámara de entrada 8.

[0100] La placa de válvula 4 está dispuesta entre la placa frontal 3 y la placa extrema 5. La placa de válvula 4 presenta cuatro cámaras de bombeo 12 en su lado trasero 11 orientado hacia la placa extrema 5. Las cámaras de bombeo 12, abiertas hacia la placa extrema 5, están cerradas o bien limitadas respectivamente por una membrana de bomba 6. Las membranas de bomba 6 están dispuestas entre la placa extrema 5 y la placa de válvula 4. Un reborde 13 de la membrana de bomba 6, que en esta forma de realización se configura anular, está dispuesto en una ranura 14 de la placa de válvula 4 dispuesta alrededor de la cámara de bombeo 12.

[0101] La placa de válvula 4 cierra la cámara de entrada 8 de la placa frontal 3, así como la cámara de salida 10 de la placa frontal 3. La placa de válvula 4 presenta cuatro válvulas de entrada 15 que están configuradas como válvulas de paraguas. La cámara de entrada 8 está unida con la cámara de bombeo 12 por medio de un orificio de entrada 16 asignado a la válvula de entrada 15. El orificio de entrada 16 está segmentado y presenta varias secciones de orificio de entrada 16a.

[0102] La placa de válvula 4 impermeabiliza la cámara de salida anular 10 de la placa frontal 3. La placa de válvula 4 está configurada esencialmente plana y presenta ocho válvulas de salida 17 correspondientes a la cámara de salida 10, que están configuradas asimismo como válvulas de paraguas. El orificio de salida 18 de la válvula de salida 17 está formado por secciones de orificio de salida 19.

[0103] Para cada una de las cámaras de bombeo 12 está prevista una válvula de entrada 15. Cada una de las cámaras de bombeo 12 presenta dos válvulas de salida 17.

[0104] Como se representa en la Fig. 3, las dos válvulas de salida 17 y la válvula de entrada 15 forman un triángulo en una proyección, sobre un plano de proyección transversalmente al eje longitudinal L de la cámara de bombeo 12, que se desarrolla fundamentalmente paralela a un eje medio M de la bomba de membrana 1.

[0105] De la Fig. 3 también se puede deducir que válvulas de salida 17 adyacentes en la placa de válvula 4 pueden unirse con líneas de unión rectas, estando una proyección de éstas sobre un plano de proyección transversalmente al eje longitudinal L de la cámara de bombeo 12, libre de puntos de intersección con las válvulas de entrada 15.

[0106] Las dos válvulas de salida 17 de una cámara de bombeo están dispuestas en zonas marginales opuestas de la cámara de bombeo 12. Una de las dos válvulas de salida 17 está dispuesta en una zona superior de la cámara de bombeo 12, mientras que la otra de las dos válvulas de salida 17 está dispuesta en una zona inferior de la cámara de bombeo 12. Por medio de la válvula de salida superior de las dos válvulas de salida 17 es posible una ventilación de la cámara de bombeo 12. Por medio de la válvula de salida inferior de las dos válvulas de salida 17 es posible un vaciado residual. La válvula de entrada 15 de una cámara de bombeo 12 está dispuesta desplazada lateralmente con respecto a una de las dos válvulas de salida 17. En este caso, las válvulas de entrada 15 están dispuestas más cerca del eje medio M de la bomba de membrana 1 que las válvulas de salida 17 de las cámaras de bombeo 12.

[0107] Las dos válvulas de salida 17 de una cámara de bombeo 12 están dispuestas desplazadas entre sí con respecto a una vertical que discurre esencialmente a lo largo de la sección A-A o bien paralelamente a la misma. La válvula de entrada 15 está dispuesta excéntricamente con respecto a la sección transversal de la cámara de bombeo 12.

[0108] Las válvulas de salida 17 de la bomba de membrana 1 están dispuestas en círculo alrededor del eje medio M de la bomba de membrana 1.

[0109] Con respecto a la placa de válvula 4, existe una invariancia rotacional de 90° alrededor del eje medio M de la bomba de membrana 1. Como igualmente puede deducirse de la Fig. 3, las cuatro cámaras de bombeo 12 están dispuestas en una retícula de columnas y filas, en donde las cámaras de bombeo 12 están dispuestas unas encima de otras y unas al lado de otras.

[0110] De la Fig.4 puede deducirse una sección transversal de las cámaras de bombeo 12 para otro ejemplo de realización de la bomba de membrana 1, cuya configuración difiere de la mostrada en la Fig. 3. A excepción de la sección transversal de las cámaras de bombeo 12, las formas de realización son por lo demás idénticas y se corresponden unas con otras, por lo que aquí no es necesaria una repetición. En el ejemplo de realización representado en la Fig.4, la sección transversal de la cámara de bombeo 12 presenta secciones rectas 20 en la pared lateral de la cámara de bombeo 12 que presenta un punto de intersección con la vertical y/u horizontal de una sección transversal de la cámara de bombeo 12.

[0111] El disco oscilante 21 representado en la Fig. 5 está unido con un pivote 23 de un árbol de accionamiento 24 a través de un rodamiento de bolas 22. En este caso, el pivote 23 está inclinado con respecto al eje longitudinal 25 del árbol de accionamiento 24, con el fin de generar un movimiento oscilante del disco oscilante 21. La unión entre el eje de accionamiento y el disco oscilante 21 está dispuesta en la zona de una cámara de accionamiento 26 prevista delante de la placa extrema 5. La cámara de entrada 8 está impermeabilizada con respecto a la cámara de salida 10 mediante una junta 27 configurada en el ejemplo como una junta de anillo de cordón. El límite exterior de la cámara de salida 10 está impermeabilizado mediante una junta 28 que también está configurada en el ejemplo como una junta de anillo de cordón.

[0112] Al girar el árbol de accionamiento 24 alrededor de su eje longitudinal 25, los discos oscilantes 21 realizan un movimiento oscilante giratorio, debido a la inclinación del pivote 23, sin girar con el árbol de accionamiento 24. Mediante el movimiento oscilante del disco oscilante 21 las membranas de bomba 6 se ponen en un movimiento de bombeo axial periódico, mediante el cual se genera una presión negativa en las cámaras de bombeo 12 alternativamente en el ciclo de succión mediante el movimiento en la dirección de la cámara de accionamiento 26 y una sobrepresión en el ciclo de descarga mediante un movimiento en la dirección de la placa frontal 3.

[0114] Como consecuencia de la respectiva disposición en la parte inferior del paraguas de válvula de la válvula de entrada 15, la válvula de entrada 15 se abre y la correspondiente válvula de salida 17 se cierra automáticamente cuando hay una presión negativa en la cámara de bombeo 12 asignada. En caso de sobrepresión en la cámara de bombeo 12, la válvula de entrada 15 asignada se cierra y la válvula de salida 17 correspondiente se abre automáticamente. Con ello, el medio bombeado se transporta fuera de la cámara de bombeo 12 a través de la cámara de salida 10 hasta la salida 9.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Bomba de membrana (1) con al menos una cámara de bombeo (12), estando la cámara de bombeo (12) unida a través de una válvula de entrada (15) con una cámara de entrada (8) y a través de dos válvulas de salida (17) con una cámara de salida (10), presentando la válvula de entrada (15) un orificio de entrada (16) que se puede cerrar por medio de un cuerpo de válvula de entrada y presentando cada una de las válvulas de salida (17) un orificio de salida (18), en donde la cámara de salida (10) es anular, y en donde

las dos válvulas de salida (17) y la válvula de entrada (15) forman un triángulo en una proyección sobre un plano de proyección transversal al eje longitudinal (L) de la cámara de bombeo (12), o

una proyección de líneas de conexión rectas, que unen válvulas de salida (17) adyacentes, sobre el plano de proyección transversal al eje longitudinal (L) de la cámara de bombeo (12) está libre de puntos de intersección con las válvulas de entrada (15).

2. Bomba de membrana (1) según la reivindicación 1, con dos cámaras de bombeo (12), estando las cámaras de bombeo (12) unidas en cada caso a través de una válvula de entrada (15) con una cámara de entrada (8) y en cada caso a través de dos válvulas de salida (17) con una cámara de salida (10), presentando la válvula de entrada (15) un orificio de entrada (16) que se puede cerrar por medio de un cuerpo de válvula de entrada y presentando cada una de las válvulas de salida (17) un orificio de salida (18), que se puede cerrar mediante un cuerpo de válvula de salida respectivo.

3. Bomba de membrana (1) según una de las reivindicaciones 1 o 2, en donde una válvula de salida (17) está dispuesta en una zona marginal de la cámara de bombeo (12) y una válvula de salida (17) está dispuesta en la zona marginal opuesta de la cámara de bombeo (12).

4. Bomba de membrana (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la válvula de entrada (15) está dispuesta más cerca del eje medio (M) de la bomba de membrana (1) que las dos válvulas de salida (17).

5. Bomba de membrana (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde las dos válvulas de salida (17) previstas para la cámara de bombeo (12) están dispuestas desplazadas entre sí con respecto a una vertical, discurriendo la vertical transversalmente al eje medio de la bomba de membrana y/o transversalmente al eje longitudinal de la cámara de bombeo.

6. Bomba de membrana (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la cámara de entrada (8) y la cámara de salida (10) están configuradas, al menos parcialmente, en una placa frontal (3).

7. Bomba de membrana (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la cámara de bombeo (12) presenta una válvula de entrada (15) que está dispuesta de forma excéntrica en la sección transversal de la cámara de bombeo (12).

8. Bomba de membrana (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde está dispuesta más de una cámara de bombeo (12), y en donde las válvulas de salida (17) están dispuestas en forma circular o bien de segmento circular.

9. Bomba de membrana (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8, en donde está prevista más de una cámara de bombeo (12) y la disposición de la válvula de entrada (15) respectiva y de las dos válvulas de salida (17) respectivas de las cámaras de bombeo (12) presenta esencialmente una invariancia rotacional con respecto a un ángulo de menos de 360° alrededor del eje medio (M).

10. Bomba de membrana (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la sección transversal de la cámara de bombeo (12) presenta al menos una sección esencialmente recta en una pared lateral.

11. Bomba de membrana (1) según una de las reivindicaciones 1 a 10, en donde están previstas varias cámaras de bombeo (12), que están dispuestas en una retícula de columnas y filas.

12. Dispositivo para transportar fluidos con una bomba de membrana (1) según una de las reivindicaciones 1 a 11, en donde está prevista una cabeza de bomba (2) con una cámara de accionamiento (26) y con un accionamiento, estando la cámara de bombeo (12) impermeabilizada con respecto a la cámara de accionamiento (26) por medio de una membrana de bomba (6).