ES2282054B1 - Bomba tubular. - Google Patents
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Abstract
Bomba tubular. La invención prevé la disposición de un elemento tubular elástico y flexible, con memoria de forma, que contiene el producto a dosificar y que recibe una acción de compresión limitada de sus paredes, de manera que no se llegue al contacto entre las paredes internas del orificio del elemento tubular que produce la impulsión del producto, de manera que la alimentación de producto y su salida impulsada están controladas por sendas válvulas situadas antes y después del elemento tubular de dosificación compresible.
Description
Bomba tubular.
La presente invención está destinada a dar a
conocer una bomba tubular que presenta notables características de
novedad y de actividad inventiva.
En la tecnología de dosificación de líquidos,
por ejemplo, en el campo farmacéutico u otros se hace necesario
disponer de bombas que puedan dosificar con elevada precisión
líquidos, geles o similares de diferentes tipos cumpliendo con
elevadas características asépticas y de fiabilidad funcional.
Además, las cantidades a dosificar en cada ciclo deben poder ser
variadas con facilidad.
Hasta el momento se conocen diferentes tipos de
bombas mecánicas, por ejemplo, bombas de pistón en las que se
efectúa la dosificación del líquido por desplazamiento positivo del
pistón, combinándose con un sistema de válvulas para la
alimentación y salida del líquido y con diferentes medios para la
variación de las cantidades dosificadas por ciclo. También se
conocen sistemas en los que se utilizan otros tipos de bombas
combinadas con válvulas de entrada y salida de control, incluyendo
en algunos casos recipientes acumuladores previos a los conductos
de dosificación.
Dichos tipos de bombas actualmente conocidos
presentan una serie de inconvenientes que dificultan su utilización
y encarecen su aplicación práctica. En primer lugar, se debe tener
en cuenta la dificultad de limpieza de la bomba y sus válvulas en
el caso de cambio del líquido a dosificar, lo cual representa un
trabajo engorroso y de seguridad relativamente baja desde el punto
de vista aséptico. Igualmente se presentan problemas de fiabilidad
por tratarse de bombas de tipo fundamentalmente mecánico, lo que
comporta un número considerable de piezas con las consiguientes
posibilidades de averías, desgaste, etc. También se debe considerar
entre los inconvenientes de las bombas actualmente conocidas el
inevitable contacto del líquido con diferentes materiales, en muchos
casos materiales metálicos, lo que reporta también inconvenientes
para ciertos tipos de líquidos a dosificar.
Otro tipo de bombas conocidas son las
peristálticas, en las que un elemento de compresión oprime a fondo
un elemento tubular lleno del líquido a bombear, desplazándose a lo
largo de un tramo variable del tubo, lo cual provoca el
desplazamiento positivo del contenido del tubo y, por lo tanto, el
efecto de bombeo. No obstante, estas bombas presentan como
principal inconveniente el que el aplastamiento mecánico a fondo del
tubo produce un envejecimiento acelerado del mismo y también
produce efectos perjudiciales sobre la integridad del producto
dosificado, puesto que en muchos casos ciertas moléculas del
producto puede sufrir daños por el efecto de la compresión. Por
otra parte, las bombas peristálticas presentan inconvenientes por lo
poco satisfactoria que es la repetitividad de la dosis, por la gran
dependencia de la cantidad dosificada al recorrido preciso del
rodillo o rodillos, puesto que las posiciones finales no resultan en
muchos casos totalmente precisas, lo cual afecta a la repetitividad
de las dosis.
Teniendo en cuenta el estado de la técnica, el
inventor ha realizado múltiples pruebas e investigaciones para
lograr una bomba que solucione, por lo menos en parte substancial,
los anteriores inconvenientes. El resultado del trabajo de
investigación y pruebas del inventor ha sido conseguir una bomba de
tipo tubular que presenta originales características y que aporta
elevadas condiciones de asepsia, simplicidad constructiva y
fiabilidad.
Esencialmente, la nueva bomba tubular se basa en
la utilización de un elemento tubular de material elástico, tal
como por ejemplo, goma, PVC, silicona, etc., destinado a contener el
líquido a dosificar, que se hace circular de forma intermitente y
controlada por el tubo como resultado de una acción de compresión
transversal del mismo, que se transforma en una impulsión del
líquido contenido en el tubo por la combinación de dicha acción de
compresión transversal con una válvula de entrada de líquido que
estará cerrada en el momento de la compresión y una válvula de
salida del líquido hacia el recipiente a llenar, que se abrirá en el
momento de la compresión. Al terminar la acción de compresión
transversal del tubo y permitir la recuperación natural de éste por
su propia elasticidad, la válvula de entrada estará abierta, para
permitir la admisión de nuevo líquido y la válvula de salida estará
cerrada, para impedir la salida incontrolada de líquido hacia los
recipientes a llenar. La acción de compresión se realiza
preferentemente entre una superficie inferior o sufridera plana, y
un pisador superior plano, de manera que, para un tubo determinado,
la cantidad de líquido variará con la carrera de compresión del
pisador y la longitud del mismo, puesto que ello representará la
disminución del volumen del tubo desde su forma original de sección
circular hacia la forma final después de la compresión en la que
adoptará la estructura de un rectángulo con lados planos y paralelos
y extremos en forma de semicircunferencia de diámetro igual al lado
menor del rectángulo. Dada la elasticidad del tubo, se garantiza la
recuperación de la forma original después de cada ciclo de
compresión, es decir, de dosificación.
La variación de la sección precisa del tubo se
podrá conseguir también por estirado del mismo, lo que será un
medio para variar la cantidad de líquido facilitada en cada ciclo de
compresión del pisador.
La bomba podrá comprender múltiples elementos
tubulares para permitir la dosificación simultánea de varias líneas
con igual o distinto producto y con dosis asimismo variables,
posibilitando el llenado de diferentes líneas de recipientes o
aportando diferentes líquidos a los mismos recipientes de una
determinada línea de envases, por lo que en conjunto, la nueva
bomba permitirá una utilización muy versátil.
El tubo puede ser de una sola pieza desde el
recipiente inicial hasta el destino final, lo que hace que la
limpieza de la bomba sea muy fácil y segura.
Para su funcionamiento correcto la bomba no
necesita valores de carrera excesivos, antes al contrario, una
importante característica a tener en cuenta es precisamente que el
grado de compresión transversal de cada elemento tubular de la
bomba será muy moderado lo que, al producir una deformación limitada
del tubo, permite un funcionamiento extraordinariamente duradero de
cada tubo manteniendo sus características funcionales.
Una de las aplicaciones que se prevé para la
bomba objeto de la presente invención es el llenado de los
recipientes de tarjetas para análisis clínicos en las que los
microrrecipientes de cada tarjeta podrán recibir los diferentes
productos en estado líquido o de gel para cumplir su función.
En un ejemplo de realización de una bomba según
la presente invención, esta presentará tres unidades sucesivas de
estructura similar y sincronizadas en su funcionamiento, presentando
una de ellas, para la dosificación, una base plana receptora del
elemento tubular flexible y elástico y un pisador de compresión,
asimismo plano, accionado por cualquier medio adecuado, por
ejemplo, hidráulico, neumático, electromagnético, etc. para producir
la compresión del elemento tubular estando bien regulada su carrera
de descenso, preferentemente, por topes fijos, de manera que la
compresión del elemento tubular será muy precisa y suave. Una unidad
inicial y una unidad final del conjunto de las tres unidades de la
bomba estarán destinadas al cierre completo del elemento tubular
actuando a modo de válvula uniflujo y la unidad intermedia estará
destinada a efectuar la compresión de dosificación del producto. Un
anclaje del tubo o tubos correspondientes a la unidad de compresión
permitirá efectuar el eventual estirado de los tubos, para ajustar
la dosificación de cada acción de compresión individual. Para
permitir un ajuste en más y en menos, los tubos de dosificación
podrán presentar un estirado inicial que se podrá aumentar o
disminuir.
Como se comprenderá, las unidades de válvulas de
entrada y salida del producto se podrán realizar por cualesquiera
medios técnicamente adecuados, siendo preferente su realización
mediante un conjunto de base receptora del elemento tubular de
alimentación o de salida y un pisador para la compresión del tubo
hasta su cierre. Como es evidente, los elementos tubulares de las
unidades de válvula podrán ser distintos que los elementos tubulares
de dosificación, teniendo características de flexibilidad adecuadas
y siendo fácilmente recambiables. Igualmente, la estructura de la
base y del pisador de compresión para producir, por acción conjugada
entre ambos, el cierre de los tubos, podrá variar sensiblemente
puesto que, si bien se podría tratar igualmente de base y pisador
planos, también se podrían utilizar base arqueada y/o pisador de
forma apuntada u otra, con la condición de que se pueda ejercer
compresión suficiente en el elemento tubular para su
estrangulamiento total, consiguiendo el efecto de cierre.
El funcionamiento de la bomba será cíclico
actuando de manera sucesiva, después del llenado inicial del tubo,
la válvula de cierre de la entrada, el elemento dosificador de
compresión parcial de los tubos dosificadores y la válvula de
salida que permitirá la dosificación de las cantidades impulsadas.
Un conjunto electrónico permitirá efectuar el control de la bomba
de dosificación e incluso la inversión en el sentido de paso de los
productos a dosificar. Para simplificar el montaje, si las
condiciones requeridas para el producto lo permiten (en cuanto
volumen dosificado, precisión deseada, características del
producto), pueden utilizarse conjuntos de válvulas antirretorno que
tendrían la ventaja de eliminar la necesidad de la
sincronización.
Para su mejor comprensión se adjuntan, a título
de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una
realización de la presente invención.
La figura 1 muestra esquemáticamente el
principio básico de funcionamiento de la bomba objeto de la presente
invención.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva
esquemática de una realización, a título de ejemplo, de la bomba
según la presente invención.
La figura 3 muestra una vista en alzado frontal
de la bomba de la figura 2.
La figura 4 muestra una vista en planta de la
propia bomba de la figura 2.
Tal como se observa en la figura 1, la bomba
objeto de la invención se basa en un elemento tubular (1) de tipo
elástico y flexible, con elevada memoria de forma, que contiene el
fluido a dosificar y que está asociado por un extremo a una válvula
unidireccional de aspiración (2) y por el otro, a una válvula
asimismo unidireccional de salida o expulsión (3), pudiendo ser
comprimido el tubo sobre la base (4) por acción del pisador (5), que
efectuará la compresión fija pero ajustable del elemento tubular
(1), por lo tanto, la bomba que da a conocer la presente invención
se basa esencialmente en un tubo de dosificación flexible y con
memoria de forma, que contiene el producto fluido a dosificar, lo
que permite ejercer una acción de compresión transversal limitada
sobre dicho tubo para producir la expulsión del producto contenido
en el mismo, lo cual aunado al sistema de válvulas unidireccionales
de entrada y salida que se abrirán y se cerrarán de forma inversa,
permitirá efectuar todo el ciclo de trabajo previsto, es decir:
alimentación de llenado del tubo manteniendo cerrada la válvula de
salida y abierta la de entrada, recuperando en esta fase su forma
original el elemento tubular, seguido de otra fase de cierre de
ambas válvulas e inicio de la compresión transversal del elemento
tubular, después de lo cual tiene lugar la apertura de la válvula
de salida o de expulsión, lo cual permitirá efectuar la
dosificación de la cantidad deseada. En la bomba, las
características de los elementos tubulares de dosificación y los de
las válvulas serán las adecuadas para sus propias funciones y la
cantidad a dosificar se podrá ajustar variando el diámetro del tubo
de dosificación, la longitud del pisador y la carrera del propio
pisador, es decir, el elemento de compresión transversal.
En las figuras se ha mostrado, a título de
ejemplo, una realización que implementa la bomba objeto de la
presente invención. Tal como se observa en las figuras, la bomba
comprende una unidad central (6) para la dosificación y sendas
unidades (7) y (8) para el control de la entrada y salida del
producto a dosificar. La unidad de dosificación (6) presenta uno o
varios tubos elásticos de los que se ha representado solamente uno
de ellos con el numeral (9), dispuestos sobre una base
preferentemente plana (10) y un pisador (11) accionado por el
cabezal de la unidad (6) por medios hidráulicos, neumáticos,
electromagnéticos u otros. La compresión del elemento o elementos
tubulares (9) será solamente parcial, es decir, destinada a la
deformación del elemento tubular pero sin llegar a producir el
contacto de sus paredes internas, siendo característico además que
dicha acción de compresión tenga características de gran suavidad,
para lo que la velocidad del pisador estará debidamente controlada.
Por otra parte, la carrera de compresión será ajustable dependiendo
de la cantidad a dosificar por ciclo, siendo fija entre ciclos por
medio de topes mecánicos o por control electrónico de la posición
del pisador mediante detectores que controlan por impulsos el
desplazamiento del motor (encoders).
Los tubos (9) quedarán fijados en la base (10)
mediante cabezales tales como (12) y (13), siendo uno de ellos fijo
y el otro desplazable para variar la longitud del elemento tubular
(9), lo cual servirá para ajustar la cantidad a dosificar tanto por
la variación del diámetro interno del orificio del elemento tubular
(9) como por la variación de su diámetro externo.
La base (10) receptora de los elementos
tubulares (9) tendrá preferentemente forma plana a efectos de mayor
simplicidad, pero es evidente que su forma podría variar siempre que
se cumplan las funciones de apoyo inferior del tubo sobre la base
(10) y compresión individualizada de cada tubo. Como es evidente,
también se podría prever en el caso habitual de múltiples tubos de
dosificación simultánea dispuestos en la base (10), formas
escalonadas de la base o bien del elemento de compresión (11) para
adaptarse a diferentes dosificaciones o diámetros de los tubos.
Si bien no se han representado en las figuras,
topes mecánicos fijos, eventualmente ajustables, adyacentes a la
base (10) podrán determinar el fin de carrera del pisador (11).
Tampoco se han representado los eventuales dispositivos de control
de posición por medios electrónicos que pueden controlar el
desplazamiento del motor de impulsión del cabezal por número de
impulsos (sistema de encoder).
Las unidades (7) y (8) están destinadas a
efectuar el cierre cíclico de los elementos tubulares de
alimentación y de salida del producto a dosificar. En las figuras
se han representado con una estructura similar a la unidad de
impulsión para la dosificación (6), es decir, con bases
respectivamente (14) y (15) y respectivos pisadores (16) y (17). Sin
embargo, es evidente que dichas unidades que ejercen función de
válvulas podrían quedar resueltas por otros medios de compresión de
los tubos, por ejemplo, mediante un sistema de punzón para la
comprensión del tubo y sufridera dotada de forma para recibir el
tubo u otros sistemas de válvulas, incluso de tipo distinto al de
compresión de elementos tubulares que se han representado.
Si bien el elemento de conducción del producto a
dosificar se ha representado de forma tubular en todo el recorrido
de las unidades de entrada y salida así como de la unidad de
compresión, se comprenderá que dichos elementos podrían quedar
realizados en otros tipos de conductos, flexibles o no, a excepción
de las zonas en las que se efectúa su control por compresión, bien
sea en las unidades de válvula o en la unidad de compresión.
Igualmente, si bien solamente se ha representado
un elemento tubular de compresión (9), la bomba podrá comportar
múltiples tubos para efectuar la dosificación simultánea de
múltiples microrrecipientes, por ejemplo, en número de ocho, que es
el número de microrrecipientes que habitualmente se disponen en cada
tarjeta para análisis clínicos.
En la bomba objeto de la presente invención se
tendrá muy en cuenta que los esfuerzos mecánicos sobre los
elementos tubulares tanto en el caso de la unidad de compresión como
en las unidades de válvula en el caso de que se utilicen elementos
tubulares flexibles, sean suaves y no perjudiquen la integridad
física de los elementos tubulares, no reduzcan la vida útil de los
mismos ni perjudiquen la integridad de las moléculas del producto a
dosificar. Así por ejemplo, en las unidades de pinzado del tubo que
efectúan la función de válvulas se controlará la deformación del
tubo para que se garantice el cierre completo del mismo, pero
limitando la deformación del material del tubo a efectos de que no
sufra averías permanentes. Por ejemplo, una forma de ajuste será
que la separación entre las paredes externas del elemento tubular,
después de la compresión, sea menor que el doble del espesor del
tubo y que dicha separación no sea inferior a un valor determinado
para limitar la deformación transversal del tubo, por ejemplo, el
espesor del propio tubo.
En una constitución específica, los tubos de la
parte de dosificación tendrán la mayor precisión dimensional
posible así como características de memoria de forma, elasticidad y
flexibilidad, ya que el ajuste de la dosificación tendrá lugar por
el estirado longitudinal del tubo. Estos tubos tendrán, en una
realización concreta, sendos anillos extremos que permitirán su
anclado a los anclajes fijo y móvil que se han indicado. La
velocidad de expulsión del producto contenido en el elemento
tubular se podrá ajustar regulando la velocidad del pisador de
compresión. Igualmente la frecuencia de dosificación podrá ser
ajustada al valor deseado.
El conjunto de controles, sensores y ajustes de
la bomba se integrarán en un conjunto electrónico de la misma, que
no se ha representado.
La presente invención ha sido descrita a título
de ejemplo en base a la realización mostrada, que no deberá
considerarse como limitativa. Antes al contrario, todas las
variaciones que podrán ser introducidas en la bomba objeto de la
presente invención por expertos en la materia después de entrar en
conocimiento de la presente invención se deberán considerar
incluidas en el ámbito de la misma si no sobrepasan el alcance de
las reivindicaciones adjuntas. También podrá ser variable la
aplicación de la bomba de la presente invención, extendiéndose a
otras aplicaciones distintas del llenado de tarjetas de
análisis.
Claims (23)
1. Bomba tubular, para la dosificación de
líquidos, caracterizada por comprender como mínimo un
elemento tubular elástico y flexible, con memoria de forma,
destinado a recibir el producto a dosificar y que es susceptible de
recibir una acción de compresión limitada de sus paredes mediante un
pisador, estando controladas la alimentación de producto y su
salida por sendas válvulas situadas antes y después de la zona de
compresión del elemento tubular de dosificación compresible.
2. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque la compresión del tubo elástico se
realiza en sentido transversal a su eje longitudinal.
3. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque la compresión del elemento tubular se
realiza sin llegar a establecer contacto entre sí las paredes
internas del elemento tubular.
4. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque el ajuste de la cantidad dosificada se
realiza por la variación del diámetro exterior y/o interior del
tubo de dosificación.
5. Bomba tubular, según la reivindicación 4,
caracterizada porque la variación del diámetro del tubo de
dosificación se realiza por estirado longitudinal del mismo.
6. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque el ajuste de la cantidad a dosificar se
realiza por la variación de la carrera transversal del pisador.
7. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque el ajuste de la cantidad dosificada se
lleva a cabo por variación de la longitud del pisador.
8. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque el llenado del elemento tubular de
dosificación se efectúa por expansión elástica de recuperación del
forma del mismo al cesar la compresión de dosificación con la
válvula de entrada abierta y la válvula de salida cerrada.
9. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque la compresión de dosificación se inicia
con las válvulas, de entrada y salida, cerradas y continúa con la
válvula de entrada cerrada y la válvula de salida abierta, hasta el
final de la compresión de dosificación.
10. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque la carrera de compresión del pisador de
compresión de los tubos dosificadores está limitada de manera
ajustable por topes fijos.
11. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque la carrera del pisador de compresión de
los tubos dosificadores está determinada por detectores de posición
ajustados por el contaje de
impulsos de un motor de impulsión.
impulsos de un motor de impulsión.
12. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque el accionamiento del cabezal de
compresión de los tubos de dosificación tiene lugar mediante un
conjunto de cilindro hidráulico.
13. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque el accionamiento del pisador de
compresión de los tubos de dosificación tiene lugar por medios
electromagnéticos.
14. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque la compresión de los tubos de
dosificación se realiza por medios mecánicos asociados a
controladores de posición por sistema encoder y motores paso a paso
correspondientes.
15. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque la velocidad del pisador de compresión
de los elementos tubulares de dosificación es ajustable.
16. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque la frecuencia de dosificación es
ajustable.
17. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque la sincronización de las válvulas de
entrada y salida de fluido y el cabezal de compresión de los
elementos tubulares de dosificación se realiza mediante una unidad
electrónica incorporada a la bomba.
18. Bomba tubular, según la reivindicación 17,
caracterizada porque la unidad electrónica de ajuste de los
parámetros funcionales de la bomba permite regular la velocidad de
expulsión, la frecuencia de dosificación y el volumen a
dosificar.
19. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque las válvulas de entrada y salida de
producto a dosificar son válvulas de compresión de tubos flexibles
que permiten la estrangulación completa de los mismos para
conseguir la posición de válvula cerrada.
20. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada por disponer de múltiples elementos tubulares
de dosificación separados, dispuestos sobre una misma base y que
reciben la acción de compresión del mismo pisador.
21. Bomba tubular, según la reivindicación 20,
caracterizada por comprender varios pisadores para la
compresión de diferentes tubos.
22. Bomba tubular, según la reivindicación 1,
caracterizada porque cada uno de los tubos elásticos está
constituido por una sola pieza desde el punto inicial de entrada
del líquido hasta el punto final de llenado del recipiente.
23. Utilización de la bomba, según las
reivindicaciones anteriores, para el llenado de los
microrrecipientes de tarjetas de análisis clínicos.
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