ES1279075U - Máquina volumétrica de engranajes - Google Patents

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Abstract

Máquina volumétrica de engranajes que interactúa con un fluido operativo, dicha máquina volumétrica siendo una bomba y/o un motor que incluye: - una primera y una segunda rueda (21, 22) dentada, que engranan entre ellas e interactúan con dicho fluido operativo: -una envoltura (300) que define un asiento (3) de alojamiento de la primera y de la segunda rueda (21, 22)y que incluye por lo menos una entrada (33) del fluido operativo en dicho asiento (3) y una salida (34) del fluido operativo de dicha sede (3); la primera rueda dentada (21) incluyendo una primera y una segunda cara (211, 212) opuestas; la primera rueda (21) desarrollándose axialmente entre la primera y la segunda cara (211, 212); la primera rueda (21) incluyendo por lo menos un primer grupo (4) de dientes, cada uno de los dientes del primer grupo (4) a su vez incluye: - dos costados (41, 42) laterales; - una cabeza (43)trunca que conecta los dos costados (41, 42) laterales; - una ranura (44) situada a lo largo de dicha cabeza (43) trunca y que define un depósito para el fluido operativo; caracterizada por el hecho de que dicha ranura (44) define un volumen interno que es menor del 3% de un volumen de un compartimento (30) incluido entre la primera rueda (21) y la envoltura (300) e interpuesto entre dos dientes consecutivos de dicho primer grupo (4); la ranura (44) conectando entre ellas la primera y la segunda cara (211, 212).

Description

DESCRIPCIÓN
Máquina volumétrica de engranajes
La presente invención tiene como objeto una máquina volumétrica que interactúa con un fluido operativo. La misma es una bomba o un motor. Por lo tanto, permite la transferencia de un fluido operativo entre dos ambientes entre los cuales está presente una diferencia de presión. En el caso de una bomba, la transferencia del fluido se realizará desde una zona de presión más baja a una de presión más alta. En el caso de un motor, la transferencia del fluido se realizará desde una zona de presión más alta a una de presión más baja.
Se conocen bombas de engranajes donde dos ruedas dentadas engranan mutuamente en el interior de un asiento y permiten la transferencia de un fluido operativo desde una entrada hasta una salida. Durante este trayecto, el fluido operativo (normalmente aceite) se encuentra entre pares de dientes de estas ruedas dentadas. El diente, en correspondencia de su cabeza, roza una envoltura que delimita el asiento donde se alojan las ruedas dentadas.
Además se conocen bombas de engranajes del tipo que se describe en DE2200547, NL1016283, US2601003, WO2004/109110.
En este contexto si la cabeza del diente presente una anchura suficientemente amplia, podría existir el riesgo de que se presenten adhesiones no deseadas entre el material que define la cabeza de los dientes y el material de la envoltura. Eso podría dañar las partes en movimiento, perjudicando la eficiencia de la máquina volumétrica de forma irreversible. Además podría causar ruido.
En este contexto, la tarea técnica de la presente invención es proponer una máquina volumétrica que interactúa con un fluido operativo que permita minimizar los antedichos inconvenientes.
La tarea técnica aclarada y los objetivos especificados se consiguen sustancialmente a través de una máquina volumétrica que incluye las características técnicas expuestas en una o varias de las reivindicaciones que se adjuntan.
Ulteriores características y ventajas de la presente invención, aparecerán mayormente aclaradas por la descripción indicativa y, por lo tanto, no limitativa, de una forma de realización preferida, pero no exclusiva, de una máquina volumétrica como se ilustra de forma esquemática en las figuras siguiente:
- la figura 1 muestra una vista en sección de una máquina volumétrica según la presente invención;
- la figura 2 muestra una vista en perspectiva de un componente de la máquina volumétrica de la figura 1;
- las figuras 3 y 4 muestran vistas en sección de porciones del componente de la figura 2; - las figuras 5, 6, 7 y 8 muestran vistas en sección de soluciones alternativas con respecto a la de la figura 4.
En las figuras adjuntadas con el número de referencia 1 se ha indicado una máquina volumétrica que interactúa con un fluido operativo. Es una máquina volumétrica fluidodinámica. La máquina volumétrica es una bomba o un motor. Además podría tener un funcionamiento unidireccional o reversible y funcionar sea como bomba, sea como motor. Por lo tanto, podría funcionar (de forma alterna) sea como bomba, sea como motor.
Por lo tanto, se trata de una bomba o de un motor de engranajes.
El fluido operativo es típicamente aceite. Sin embargo, podría ser otro fluido no comprimible o poco comprimible.
Oportunamente, la máquina 1 volumétrica incluye una primera y una segunda rueda 21, 22 dentada que engranan entre ellas e interactúan con dicho fluido operativo. Preferiblemente, la primera y la segunda rueda dentada giran alrededor de ejes de rotación recíprocamente paralelos. En la solución preferida, tanto la primera, como la segunda rueda 21, 22 son una externa a la otra. En este caso, los dientes se disponen en una superficie perimétrica externa de cada rueda 21, 22 (típicamente en la circunferencia externa). Oportunamente, la primera y la segunda rueda 21,22 son ruedas dentadas de tipo "cilíndrico" (por lo tanto, por ejemplo, no cónico). En una solución alternativa no preferida una de las dos ruedas podría encontrarse por lo menos parcialmente rodeada por la otra. Por lo tanto, en este caso una de las dos ruedas 21, 22 dentada engranaría con la otra, encontrándose en su interior. Por lo tanto, una de las dos ruedas dentadas tendría los dientes orientados hacia el exterior y la otra los dientes hacia el interior.
La máquina 1 volumétrica incluye una envoltura 300, que define un asiento 3 de alojamiento de la primera y de la segunda rueda 21, 22. Esta envoltura 300 incluye típicamente una pluralidad de componentes ensamblados entre ellos, por ejemplo un cuerpo principal y una o dos tapas de cierre o bien dos medias coquillas u otros componentes más. La envoltura 300 es estática.
La envoltura 300 incluye por lo menos una entrada 33 del fluido operativo en dicho asiento 3 y una salida 34 del fluido operativo de dicho asiento 3.
En la solución preferida, dicha entrada 33 desemboca en un espacio 200, por lo menos parcialmente interpuesto entre la primera y la segunda rueda 21, 22 dentada. La primera y la segunda rueda 21, 22 giran en sentido opuesto, toman por lo menos parte del fluido de este espacio 200 y lo envían hacia la salida 34. Para hacer eso, el fluido se introduce poco a poco en espacios interpuestos entre dientes consecutivos de cada una de las dos ruedas dentadas 21, 22. La primera y la segunda rueda dentada 21, 22 transportan el fluido a lo largo de dos recorridos alternativos que se unen en proximidad de la salida 34. La entrada 33 y la salida 34 se encuentran típicamente en dos zonas opuestas del asiento 3.
La primera rueda 21 incluye por lo menos un primer grupo 4 de dientes. En la solución preferida, el primer grupo 4 de dientes incluye o coincide con todos los dientes de la primera rueda 21 dentada. En una solución alternativa se podría incluir solamente una parte. Por ejemplo, pero no de forma necesaria, los dientes de la primera rueda 21 dentada quedan incluidos entre 8 y 15, preferiblemente entre 10 y 13, ventajosamente 11 o 12. Los dientes del primer grupo 4 se han realizado ventajosamente en una superficie externa de la primera rueda 21 dentada.
Cada uno de los dientes del primer grupo 4 a su vez incluye:
- dos costados 41, 42 laterales;
- una cabeza 43 que conecta los dos costados 41, 42 laterales. Esta cabeza 43 es ventajosamente trunca. Oportunamente, define una discontinuidad (por ejemplo mediante aristas correspondientes), con respecto al perfil de los costados 41, 42 laterales. La cabeza 43 puede perfilarse como una porción de una superficie lateral de un cilindro (típicamente tiene un amplio radio de curvatura). De forma oportuna, la cabeza 43 es sustancialmente plana. La misma se perfila como una tira.
De forma oportuna, los dos costados 41, 42 laterales conectan la cabeza 43 y una base 23, de donde se proyectan en saliente los dientes del primer grupo 4. Los dientes del primer grupo 4 se proyectan en saliente desde la base 23 hacia una posición radialmente más externa. Esta base 23, por lo tanto, es el fondo de los espacios interpuestos entre dos dientes consecutivos. Oportunamente, los dientes del primer grupo 4 se proyectan hacia el exterior en dirección radial o sustancialmente radial.
De forma oportuna, los dos costados 41, 42 laterales se desarrollan (por al menos un tramo de su perfil o a lo largo de toda la longitud de su perfil) según un perfil de envolvente. El tramo de uno de los costados 41, 42 que se desarrolla en envolvente de círculo interesa ventajosamente más de 1/3 preferiblemente por lo menos 1/2 de la altura de los dientes del primer grupo 4. Con altura del diente se indica la diferencia entre el radio de cabeza y el radio de pie.
En línea con la praxis común del sector técnico, con perfil de envolvente se indican también perfiles que presentan una corrección de unos pocos céntimos de milímetro con respecto a la línea teórica de envolvente (en el caso en cuestión el desplazamiento es menor que el 5% del módulo normal del diente). Se recuerda que en el sector técnico el módulo normal de un diente se define como d/Z cos p, donde:
d: diámetro primitivo;
Z: número de dientes;
p: ángulo de hélice en correspondencia del diámetro primitivo (igual a 0° en caso de diente recto).
Oportunamente, cada uno de los dientes del primer grupo 4 incluye una ranura 44 situada a lo largo de dicha cabeza 43 trunca. Preferiblemente, esta cabeza 43 define una zona donde se realiza la ranura 44. Esta zona, por ejemplo, se ha perfilado como una porción de superficie lateral de un cilindro (oportunamente equipada con un amplio radio de curvatura). Oportunamente, la cabeza 43 es sustancialmente plana (por ejemplo, es planar o tiene una ligera convexidad definida por un amplio radio de curvatura). La ranura 44 define oportunamente una concavidad que se proyecta internamente a uno de los dientes del primer grupo 4.
En la solución preferida, la ranura 44 en cada diente del primer grupo 4 se desarrolla sin solución de continuidad. Oportunamente, está presente una sola ranura 44 en la cabeza 43 desde cada uno de los dientes del primer grupo 4.
La ranura 44 permite definir un pequeño depósito del fluido operativo. Este fluido operativo tiene una acción de lubricación. Por lo tanto, previene la adhesión entre el material que define la cabeza de los dientes del primer grupo 4 y el material de la envoltura 300.
La ranura 44 presenta un volumen interno (en la ranura) que es menor que el 3% (preferiblemente menor del 1,5%,incluso más preferiblemente menor del 1%) de un volumen de un alojamiento 30 incluido entre la primera rueda 21 y la envoltura 300 e interpuesto entre dos dientes consecutivos de dicho primer grupo 4. Contener el volumen de la ranura 44 permite, de hecho, contener la disminución de cilindrada de la máquina 1 volumétrica. De hecho, la cilindrada en este tipo de máquina se define como x-veces la diferencia entre el volumen que puede ser ocupado por el fluido en un compartimento entre dos dientes cuando está vacío y en el mismo compartimento en una configuración en que el diente de la otra rueda, destinado a proyectarse en el mismo, substrae el mayor espacio posible (con x se indica el doble de los dientes de una rueda dentada). En otras palabras, la cilindrada se define en base a la variación máxima de volumen que el espacio entre dos dientes sufre en una rotación completa alrededor del eje. Por lo tanto, si el diente que se proyecta en este espacio presenta una gran ranura 44, el sustraendo es mayor. El compartimento vacío se define en una configuración en que ningún diente de la otra rueda se proyecta en el mismo.
En la solución preferida, los dientes de dicho primer grupo 4 tienen un desarrollo helicoidal. De hecho, adoptar una cabeza suficientemente ancha (en una dirección transversal a la axial) permite tener una mayor libertad en el dimensionamiento del diente y eso es especialmente apreciado en caso de ruedas dentadas con un número reducido de dientes. En una solución alternativa, los dientes del primer grupo 4 de cualquier forma, podrían ser dientes rectos (alineados a un plano que contiene el eje de rotación).
Oportunamente, el engrane entre los dientes del primer grupo 4 debería ser de contacto individual o doble (en este último caso los dientes que engranan entran en contacto en dos zonas distintas en costados opuestos).
La ranura 44 presenta un desarrollo longitudinal principal. La ranura 44 puede desarrollarse longitudinalmente a lo largo de una recta o una línea (que también podría ser no recta, sino presentar por lo menos un tramo curvilíneo). A lo largo de dicho desarrollo longitudinal, la ranura 44 define una sección 31 transversal a dicho desarrollo longitudinal. La sección transversal se desarrolla en altura 311 y anchura 312.
Oportunamente, la relación entre dicha altura 311 y dicha anchura 312 se incluye entre 0,5 y 2 en todo el desarrollo longitudinal de la ranura 44.
Preferiblemente, la relación entre dicha altura 311 y dicha anchura 312 queda incluida entre 0,8 y 1,5 en todo el desarrollo longitudinal de la ranura 44.
La longitud 312 es mayor que la altura 311 en todo el desarrollo longitudinal de la ranura 44. La altura 311 define la profundidad de la ranura 44 con respecto a una superficie de donde la ranura 44 se desarrolla hacia el interior de la primera rueda 21. La altura 311 se desarrolla en dirección sustancialmente radial. La anchura 312 define la distancia entre dos paredes laterales de la ranura 44. Estas paredes típicamente se conectan mediante un fondo. Oportunamente, el fondo es plano o, de cualquier manera, presenta una longitud (transversalmente al desarrollo longitudinal) no nula. Las paredes laterales se desarrollan a lo largo de dicho desarrollo longitudinal. Proyectándose hacia el fondo podrían quedar paralelas o acercarse mutuamente. La ranura 44 desde el lado opuesto a dicho fondo se abre hacia el exterior en todo su desarrollo longitudinal. Oportunamente, cualquier sección transversal de la ranura 44 es equidistante con respecto a los dos costados 41, 42 del diente.
Ventajosamente, la ranura 44 interesa entre el 25% y el 75% de la cabeza 43, preferiblemente interesa entre el 25% y el 50% de la cabeza 43.
En una solución ejemplificativa, pero no limitativa, cualquier sección transversal dista por lo menos 1 milímetro de los dos costados 41, 42 del diente. La ranura 44 oportunamente no desemboca en uno o dos compartimentos interpuestos entre dos dientes consecutivos.
Ventajosamente, la anchura y/o la altura de la sección 31 transversal queda constante en todo el desarrollo longitudinal. Oportunamente, en la solución preferida la sección 31 transversal queda constante en todo el desarrollo longitudinal. Eso facilita la ejecución de la ranura 44. Ventajosamente, la sección 31 transversal queda en sección constante en por lo menos uno de los dientes del primer grupo. Preferiblemente, la sección 31 transversal tiene dimensiones iguales en todas las ranuras de los dientes del primer grupo 4. Por lo tanto, ranuras que pertenecen a dientes distintos, y que pertenecen de cualquier forma al primer grupo 4, son idénticas entre ellas.
La primera rueda 21 dentada incluye una primera y una segunda cara 211, 212 opuestas.
La primera rueda 21 se desarrolla axialmente entre la primera y la segunda cara 211, 212. La ranura 44 conecta entre ellas la primera y la segunda cara 211, 212. Por lo tanto, la ranura 44 se abre ventajosamente en las dos extremidades opuestas. La ranura 44 desemboca externamente en correspondencia de la primera y de la segunda cara 211, 212 (donde se han realizado las extremidades de la ranura 44). La ranura 44 oportunamente es pasante. En la solución preferida, la ranura 44 por lo tanto atraviesa de un extremo al otro la primera rueda 2. El diente se desarrolla a lo largo del espesor (oportunamente indicado como longitud axial) de la primera rueda dentada 21, para conectar la primera y la segunda cara 211, 212. La ranura 44 para conectar la primera y la segunda cara 211, 212 sigue el trazado que asume una línea de desarrollo del diente a lo largo del espesor de la primera rueda 21 dentada. En concreto, la ranura 44 será rectilínea si el diente es recto, y será curvilínea (en concreto helicoidal) si el diente es helicoidal. La primera y la segunda cara se dirigen respectivamente hacia dos distintos platos laterales de equilibrado o tapas.
Oportunamente, también la segunda rueda dentada 22 incluye un primer conjunto de dientes; cada uno de los dientes del primer conjunto a su vez incluye:
- dos costados laterales;
- una cabeza trunca que conecta los dos costados laterales;
- un surco puesto a lo largo de la cabeza trunca.
Oportunamente una o varias características descritas para los dientes del primer grupo 4 de la primera rueda 21 pueden repetirse para los dientes del primer conjunto de la segunda rueda 22. En concreto, lo que se describe para la ranura 44 de los dientes de la primera rueda 21 puede repetirse para la ranura de los dientes de la segunda rueda 22.
La invención consigue importantes ventajas.
De hecho, la misma permite minimizar el riesgo de adhesiones del material de los dientes de la rueda en la envoltura, minimizando la emisión del ruido de funcionamiento y previniendo daños o surcos que penalizan el funcionamiento óptimo.
La invención concebida de esta forma es susceptible de numerosas modificaciones y variantes, todas incluidas en el ámbito del concepto de la invención que la caracteriza. Además, todos los detalles son sustituibles por otros elementos técnicamente equivalentes. En la práctica, todos los materiales utilizados, además de las dimensiones, podrán ser de cualquier tipo, en función de las necesidades.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Máquina volumétrica de engranajes que interactúa con un fluido operativo, dicha máquina volumétrica siendo una bomba y/o un motor que incluye:
- una primera y una segunda rueda (21, 22) dentada, que engranan entre ellas e interactúan con dicho fluido operativo;
-una envoltura (300) que define un asiento (3) de alojamiento de la primera y de la segunda rueda (21,22) y que incluye por lo menos una entrada (33) del fluido operativo en dicho asiento (3) y una salida (34) del fluido operativo de dicha sede (3); la primera rueda dentada (21) incluyendo una primera y una segunda cara (211, 212) opuestas; la primera rueda (21) desarrollándose axialmente entre la primera y la segunda cara (211,212);
la primera rueda (21) incluyendo por lo menos un primer grupo (4) de dientes, cada uno de los dientes del primer grupo (4) a su vez incluye:
- dos costados (41, 42) laterales;
- una cabeza (43) trunca que conecta los dos costados (41,42) laterales;
- una ranura (44) situada a lo largo de dicha cabeza (43) trunca y que define un depósito para el fluido operativo;
caracterizada por el hecho de que dicha ranura (44) define un volumen interno que es menor del 3% de un volumen de un compartimento (30) incluido entre la primera rueda (21) y la envoltura (300) e interpuesto entre dos dientes consecutivos de dicho primer grupo (4); la ranura (44) conectando entre ellas la primera y la segunda cara (211, 212).
2. Máquina según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que la ranura (44) presenta un volumen interno menor del 1,5% de un volumen de un compartimento (30) incluido entre la primera rueda (21) y la envoltura (300) e interpuesto entre dos dientes consecutivos de dicho primer grupo (4).
3. Máquina según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por el hecho de que los dientes de dicho primer grupo (4) tienen un desarrollo helicoidal.
4. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que dicha ranura (44) presenta un desarrollo longitudinal principal; a lo largo de dicho desarrollo longitudinal la ranura (44) define una sección (31) transversal a dicho desarrollo longitudinal, dicha sección (31) transversal desarrollándose en altura (311) y anchura (312).
5. Máquina según la reivindicación 4, caracterizada por el hecho de que dicha sección (31) transversal queda constante en todo el desarrollo longitudinal.
6. Maquina según la reivindicación 4 o 5, caracterizada por el hecho de que la relación entre dicha altura (311) y dicha anchura (312) queda incluida entre 0,5 y 2 en todo el desarrollo longitudinal de la ranura (44).
7. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones entre 4 y 6, caracterizada por el hecho de que dicha anchura (312) es mayor que la altura (311) en todo el desarrollo longitudinal de la ranura (44).
8. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que dicha ranura (44) incluye:
- paredes laterales que se proyectan hacia el interior de la primera rueda dentada;
- una superficie de fondo que se desarrolla transversalmente a dichas paredes laterales.
9. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que dicha ranura (44) interesa entre el 25% y el 50% de una superficie de dicha cabeza (43) situada en frente a la envoltura (300).
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