ES2222886T3 - Maquina alternativa. - Google Patents

Abstract

Máquina alternativa con una carcasa (25), que incluye como mínimo dos cilindros (3, 4; 5, 6) con aberturas de entrada y de salida, que se abren y cierran mediante válvulas controlables. En cada uno de estos cilindros (3, 4, 5, 6) hay un émbolo (7, 8, 9, 10) con movimiento lineal de vaivén y al menos un eje (17) montado en la carcasa (25), con movimiento giratorio. Aquí, los émbolos (7, 8, 9, 10) y el eje (17) están acoplados entre sí mediante un dispositivo accionador, por medio del cual el movimiento lineal de vaivén de los émbolos (7, 8, 9, 10) es convertible en un movimiento de rotación del eje (17), o bien el movimiento de rotación del eje (17) es convertible en un movimiento lineal de vaivén de los émbolos (7, 8, 9, 10). El dispositivo accionador incluye rodillos (15, 19) que están unidos a los émbolos (7, 8, 9, 10); dichos rodillos se deslizan por una vía (16, 24) que está fijada al eje (17) y que incorpora protuberancias y cavidades, ajustadas una a otra de tal manera que los rodillos (15, 19) están en contacto con la vía, caracterizada por el hecho de que los rodillos (15, 19) están dispuestos en los dos extremos de una palanca oscilante (13, 18) que gira alrededor de un eje pivotante colocado en el centro (14, 20) y está montada en la carcasa (25), de tal manera que sus ejes de rotación son perpendiculares al eje pivotante (14, 20), de que la vía pasa por un cojinete esférico hueco (26), cuyo centro se sitúa en el punto de intersección del eje pivotante (14, 20) de la palanca oscilante (13, 18) con el pivote del eje (17) que pasa entre los dos rodillos (15, 19). La superficie de la vía presenta una orientación radial respecto al centro y los dos rodillos (15, 19) que se deslizan por la vía (16, 24) tienen forma de cono truncado, donde la punta del cono definido por el tronco cónico también se sitúa en el centro, y además hay una varilla de biela (12) unida por articulación a ambos extremos de la palanca oscilante (13, 18), que a su vez está sujeta a los respectivos émbolos (7, 8, 9, 10).

Description

Máquina alternativa.

Esta invención alude a una máquina alternativa conforme al término genérico de reivindicación de la patente 1.

Las máquinas alternativas actuales son conocidas. En especial se conocen los motores de émbolo según el ciclo de Otto o proceso Diesel, donde el movimiento lineal de vaivén de los émbolos se transforma en un movimiento de rotación mediante las bielas motrices, que actúan en combinación con un cigüeñal. Así pues, el movimiento de los émbolos es sinusoidal; no es posible influir en el desarrollo del movimiento de los émbolos y no se puede lograr una optimización del proceso de combustión, por ejemplo en motores de combustión en relación con una combustión baja en elementos contaminantes.

En EP-A-0 702 128 se representa un mecanismo mediante el cual el movimiento lineal de vaivén del émbolo se transforma en el movimiento rotatorio de un eje a través de un disco de levas. La utilización de un disco de levas permite adaptar la característica de movimiento del émbolo al procedimiento deseado y optimizarla. No obstante, debido a la disposición aquí representada inciden fuerzas variables, en especial fuerzas transversales, en las paredes del émbolo, lo que tiene un efecto negativo sobre las relaciones de fricción, aumentando así el desgaste de las superficies de rozamiento correspondientes. Asimismo, el disco de levas presenta una gran diferencia entre el radio mayor y el radio menor, por cuyo motivo, cuando el eje tiene en principio una velocidad angular constante, el rodillo de rodamiento frena durante un giro del eje si éste cambia de velocidad máxima a mínima y acelera de nuevo hasta la velocidad máxima. Como consecuencia de la inercia de la masa del rodillo, en los motores rápidos se produce un movimiento deslizante entre la superficie del rodillo y la superficie del disco de levas, por lo que en este caso el desgaste también es relativamente importante.

En la publicación Nº WO 88/05858 se encuentra una máquina de combustión, donde los émbolos están dispuestos por pares y en la que el movimiento lineal de vaivén se transfiere mediante rodillos sujetos a los émbolos a una leva con forma de superficie anular, que incorpora protuberancias y concavidades y que está fijada al eje. Con esta selección de superficies de levas se reduce considerablemente la fluctuación en las revoluciones por minuto de los rodillos, que es muy alta cuando se utilizan los discos de levas arriba descritos. La utilización de rodillos cilíndricos bombeados, que resulta en un descenso drástico de la capacidad de carga y que ayuda a evitar el movimiento de perforación que aparecería en los rodillos cilíndricos, mantiene el desplazamiento axial de los rodillos en las elevaciones del disco de levas, por lo que no se evita un desgaste relativamente mayor. Además, en esta configuración incide una fuerza de reacción de los émbolos sobre la pared del cilindro, lo que genera una elevada fricción.

En US-A-1 770 311 se representa una disposición similar. Los rodillos también están sujetos a los émbolos en este caso, que se deslizan sobre una leva con forma de superficie anular. Debido a la utilización de una leva con forma anular, se produce un desplazamiento axial de los rodillos en las subidas de la leva, que supone un inconveniente en cuanto al desgaste.

En la publicación Nº WO 98/04820 se representa igualmente una máquina de combustión, con la misma estructura que la descrita más arriba, donde en lugar de una guía de levas encastrada en un cilindro hueco como superficie de leva se utiliza una nervadura con montaje giratorio sobre un cilindro sólido. Con todo, esta disposición presenta los mismos inconvenientes que la configuración descrita anteriormente.

La función de esta invención es desarrollar un motor de émbolo que permita transformar el movimiento lineal de vaivén de los émbolos en un movimiento giratorio del eje y viceversa, de tal manera que la fricción y el desgaste se reduzcan lo máximo posible. Asimismo, la organización del mecanismo necesario debe ser sencilla y rentable.

Conforme a la invención, para llevar a cabo este cometido es imprescindible cumplir las características especificadas en la reivindicación de patente 1.

La disposición de los rodillos en una palanca oscilante absorbe de manera óptima las fuerzas de reacción de la carcasa, por lo que prácticamente no hay fuerzas de orientación lateral que incidan sobre los émbolos.

Además, la guía por la que se deslizan los rodillos pasa por un cojinete esférico hueco, cuyo centro se encuentra en el punto de intersección del eje pivotante de la palanca oscilante con el pivote del eje. La superficie de la guía presenta una orientación radial con respecto al centro; ambos rodillos tienen forma de cono truncado, donde la punta del cono definido por el tronco cónico también se sitúa en el centro arriba definido. Todo ello posibilita un proceso de deslizamiento óptimo de los rodillos sobre la guía, sin generar movimientos de perforación; además, se evita el desplazamiento axial de los rodillos, la capacidad de carga es grande debido al contacto lineal entre rodillo y guía y el desgaste sigue siendo mínimo.

Otro rasgo positivo de esta invención consiste en que la respectiva varilla de biela está unida al émbolo y en la zona donde se articula con la palanca oscilante presenta una guía lineal, que está orientada en paralelo con el eje del cilindro. Con esto se consigue un control óptimo de los émbolos en el cilindro y la fricción entre émbolo y cilindro es muy pequeña, por lo que se mejora el desgaste y el rendimiento.

Otra ventaja es la articulación entre la palanca oscilante y la varilla de la biela, donde el punto de articulación en la palanca oscilante está montado de manera que genera básicamente un desplazamiento en vaivén con respecto al eje pivotante. Así pues, el movimiento de curvatura de la palanca oscilante y el movimiento lineal de la varilla de biela se equilibran sin ninguna pieza intermedia adicional.

Otro rasgo interesante de esta invención es que la palanca oscilante se ha construido a partir de un bastidor, entre cuyos lados paralelos pasa el eje. Ambos lados incorporan una mangueta sobre la que se configura el eje pivotante; además, las manguetas descansan sobre un rodamiento, que a su vez incorpora un cubrejuntas unido a la carcasa. Esta construcción facilita una óptima absorción de las fuerzas resultantes del par que actúa sobre la palanca oscilante, reduciendo al mínimo la fricción.

La estructura de los rodamientos en los cubrejuntas unidos a la carcasa permite su regulación, por lo que la palanca oscilante resulta ajustable y ambos rodillos actúan en perfecta combinación con la guía.

El eje está dotado de recursos para transferir el movimiento de rotación a otros elementos de transmisión, por ejemplo para controlar las válvulas y para accionar otros grupos.

Otra función de esta invención consiste en la incorporación de un dispositivo de válvulas para abrir y cerrar las aberturas de entrada y salida en un cilindro de la máquina alternativa del tipo arriba descrito, de diseño sencillo y con un reducido desgaste.

Conforme a la invención, esta función se lleva a cabo aplicando las características especificadas en la Reivindicación 7. Se consigue una estanqueidad óptima mediante una placa hermética, unida por articulación a una palanca giratoria y que cuando está cerrada cubre la abertura del cilindro, sin tener que insertar superficies complicadas superpuestas.

La superficie estanca de la placa hermética es lisa y también puede ser lisa la superficie respectiva del cilindro que rodea la abertura. Estas superficies se organizan de manera sencilla.

Otra característica destacable de este dispositivo de válvulas es que la placa hermética tiene una sujeción que permite su movilidad con respecto al eje pivotante de la palanca giratoria, de tal manera que la superficie estanca de la placa hermética se ajusta autónomamente en relación con la superficie que rodea a la abertura. Con ello se logra una estanqueidad perfecta.

Otra característica destacable de este dispositivo de válvulas consiste en que se ha dispuesto un contrapeso en la placa hermética, de tal manera que durante el movimiento de apertura y cierre de la placa hermética, ésta queda inmóvil con respecto a la palanca oscilante. Como prácticamente no hay movimiento entre la placa hermética y la palanca oscilante, no es necesario prever lubricación, por lo que se simplifica el diseño.

Otra característica ventajosa de este dispositivo de válvulas es que al menos la placa hermética está fabricada con un material cerámico. Así se garantiza una resistencia térmica suficiente sin necesidad de refrigeración, además se eliminan el retardo y las tensiones térmicas en la placa hermética que podrían derivarse de la refrigeración.

A continuación se ilustran con ejemplos las distintas versiones de los dispositivos conforme a la invención, para lo que se adjuntan varios planos, a saber:

Fig. 1 En representación esquemática, una máquina alternativa construida como motor térmico conforme a la invención;

Fig. 2 Vista de un grupo de cilindros en formación constructiva; vista parcial del motor térmico según Fig. 1;

Fig. 3 Representación seccional a través de la palanca oscilante a lo largo de la Línea III-III de la representación según Fig. 2;

Fig. 4 Representación seccional a lo largo de la Línea IV-IV a través de la palanca oscilante según Fig. 3;

Fig. 5 Vista de una primera forma de organización del dispositivo de válvulas;

Fig. 6 Vista superior del dispositivo de válvulas según Fig. 5, sección parcial;

Fig. 7 Vista de otra forma de organización del dispositivo de válvulas;

Fig. 8 Vista superior del dispositivo de válvulas según Fig. 7, sección parcial.

La máquina alternativa construida como motor térmico, representada esquemáticamente en la Fig. 1, comprende dos grupos 1 y 2 de cuatro cilindros 3, 4, 5 y 6 respectivamente. En cada cilindro 3, 4, 5 y 6 hay un émbolo 7, 8, 9 y 10 desplazable linealmente. Cada cilindro 3 a 6 está dotado de un dispositivo de válvulas 11, con el que se abren y cierran las aberturas de entrada y salida de los respectivos cilindros 3 a 6. Los dispositivos de válvulas 11 se describen con detalle a continuación.

Hay una varilla de biela 12 sujeta a los émbolos 7, 8, 9 y 10. La varilla de biela 12, unida al émbolo 7, que se desplaza en el cilindro 3, está articulada con el extremo de una palanca oscilante 13. La varilla de biela 12 del émbolo 8, que se desplaza en el cilindro 4, está articulada con el otro extremo de la palanca oscilante 13. La palanca oscilante 13 gira en el centro en torno a un eje pivotante 14, sujeto a la carcasa de la máquina alternativa, como se describe a continuación.

Existe igualmente un rodillo 15 en ambos extremos de la palanca oscilante, cuyos ejes de rotación son perpendiculares con respecto al eje pivotante 14 de la palanca oscilante 13. Los rodillos 15 se deslizan sobre una vía 16, sujeta a un eje 17 colocado en posición central, y está dotada de protuberancias y cavidades, como se describe a continuación.

Asimismo, la varilla de biela 12 del émbolo 9, con movimiento de vaivén en el cilindro 5, está articulada con el extremo de otra palanca oscilante 18, mientras que la varilla de biela 12 del émbolo 10, con movimiento de vaivén en el cilindro 6, está articulada con el extremo opuesto de la otra palanca oscilante 18. Del mismo modo que la palanca oscilante 13, esta otra palanca oscilante 18 incorpora rodillos 19. La otra palanca oscilante 18 gira en torno a un eje pivotante 20; los ejes de rotación de los rodillos 19 son perpendiculares con respecto a este eje pivotante 20, sujeto igualmente a la carcasa.

Los rodillos 19 se deslizan sobre la vía 24, que está sujeta al eje 17.

A continuación se describe el funcionamiento de este motor térmico. Al girar el eje 17, un medio gaseoso se absorbe y se comprime en un canal de admisión 21, alternativamente a través de los émbolos 7 y 8, que se desplazan hacia delante y hacia atrás en los cilindros 3 y 4 por medio de las varillas de biela 12 y la palanca oscilante 13, donde el dispositivo de válvulas 11 abre y cierra controladamente las aberturas de entrada y salida. El gas comprimido es conducido hasta una cámara de alta presión 22. Gracias a la disposición de cuatro cilindros 3 y 4 (dos por grupo 1 y grupo 2, respectivamente) y la vía 16 guarnecida y montada convenientemente, cada uno de los émbolos 7 y 8 dispone más o menos de un cuarto de vuelta del eje 17 para desplazar el gas comprimido, por lo que el transporte del gas requiere poca velocidad y las pérdidas de corriente son muy reducidas. El recorrido de la vía 16 con sus protuberancias y cavidades se adapta, pues, a las características del dispositivo de válvulas 11 y a las respectivas relaciones de corriente, de manera que de los cilindros 3 y 4 fluye hasta la cámara de alta presión 22 una corriente de gas continua y casi homogénea.

En la cámara de alta presión 22 se suministra calor al gas comprimido, lo que se consigue por ejemplo quemando un material combustible en la cámara de alta presión 22, representado por las señales de referencia 23. El calor se puede suministrar también a través de un cambiador térmico, manejable por ejemplo con una fuente de calor externa. Esta fuente de calor se controla prácticamente a voluntad. Con este suministro de calor, el gas de combustión se expande y fluye por el dispositivo de válvulas 11 hasta los cilindros 5 y 6. El gas se expande, los émbolos 9 y 10 retroceden alternativamente y accionan el eje 17 a través de la varilla de biela 12, la otra palanca oscilante 18, los rodillos 19 y la vía 24. El gas expandido abandona los cilindros 5 y 6 por las aberturas de salida controladas por el dispositivo de válvulas 11. Los cilindros 5 y 6 también se llenan con gas de combustión; el proceso es lento y la pérdida de energía escasa. Los dispositivos de válvulas 11 se manejan tal y como se conoce a través del eje 17 con el correspondiente mecanismo de accionamiento.

Con un motor térmico de este tipo, el gas se puede calentar en la cámara de alta presión a una presión aproximada de 15 a 20 bar y una temperatura de 1500 grados Kelvin. El volumen de elevación de los cilindros que absorben el gas calentado es 2,5 veces mayor que el volumen de elevación de los cilindros que aspiran y comprimen el gas. La temperatura del gas de escape ronda los 470 grados Kelvin.

En el canal de admisión 21 es posible incorporar arandelas estranguladoras 56 (Fig. 2) en la zona de los dispositivos de válvulas 11. También se colocan arandelas estranguladoras en la zona de los dispositivos de válvulas 11 de los cilindros 5 y 6. Con ello se influye en el llenado de los cilindros 3 y 4, que aspiran y comprimen el gas. Cuando no se rellenan completamente, la presión de compresión desciende, lo que reduce la presión en la cámara de combustión. Se suministra a la cámara de combustión la cantidad de calor necesaria para ajustar una presión constante en relación con la transferencia del gas calentado a los cilindros 5 y 6. Esta presión se puede medir y regular para el suministro de calor. Con las respectivas arandelas estranguladoras se evita el reflujo de gas a los cilindros 5 y 6.

En el ejemplo antes mencionado se describe un circuito de gas abierto. Ni que decir tiene, también es posible diseñar un motor término con circuito cerrado. En este caso, el suministro de calor se puede llevar a cabo con un cambiador térmico, que se caliente por ejemplo con energía solar. El gas expelido por los cilindros 5 y 6 podría conducirse a una cámara de baja presión, en la que se eliminaría calor del gas. Después, dicho gas podría transportarse a los cilindros 3 y 4.

En la figura 2, donde se representa el grupo 1 de la máquina alternativa descrita en la figura 1, se aprecia cómo se disponen los cilindros 3, 4, 5 y 6 y el eje 17 en la carcasa 25. También está montado en la carcasa 25 el eje pivotante no representado, que se describe más adelante, alrededor del cual se articula la palanca oscilante 13. Como mencionamos anteriormente, los rodillos 15 giran en un extremo de la palanca oscilante 13 y se desplazan sobre la vía 16. Dicha vía 16 está estructurada como una superficie anular y pasa por un cojinete esférico hueco 26. Este cojinete 26 incorpora una pieza aplanada 27 a la que se sujeta por ejemplo una rueda dentada y que está unida al eje 17. El centro del cojinete esférico hueco 26 se encuentra en el punto de intersección del eje pivotante 14 de la palanca oscilante 13 con el pivote 29 del eje 17. De este modo la vía 16, que se desplaza por el cojinete esférico hueco 26 y que presenta protuberancias y cavidades, mantiene siempre la misma distancia con el centro arriba mencionado.

Estos cojinetes esféricos huecos 26 con las piezas aplanadas y las ruedas dentadas 28 dispuestas sobre el eje 17, etc. sirven al mismo tiempo de masa de equilibrio, garantizando un funcionamiento uniforme de la máquina alternativa.

La superficie de la vía 16 presenta siempre una orientación radial con respecto al centro. Los rodillos 15, que se deslizan sobre la vía 16, tienen forma de cono truncado, y la punta del cono definido por el tronco cónico también se sitúa en el centro.

Esta disposición propicia siempre unas condiciones de deslizamiento óptimas para los rodillos 15 en toda la longitud de la vía 16. No se produce ningún movimiento de perforación de los rodillos en relación con la vía, se evita el desplazamiento axial de los rodillos y el desgaste es escaso. Gracias al contacto lineal constante entre el cilindro 15 y la vía 16, la capacidad de carga también es grande.

Igualmente, los rodillos 19, sujetos a la otra palanca oscilante 18, ruedan sobre una vía 24 con forma debidamente adaptada. Los émbolos 9 y 10 (Fig. 1) realizan un movimiento de vaivén en los cilindros 5 y 6, por lo que es posible prescindir de una descripción detallada. Aquí también se logra un proceso de rodadura óptimo de los rodillos 19 sobre la respectiva vía 24.

Las varillas de biela 12 están sujetas a los émbolos 7 y 8, como se ilustra en la figura 2. Asimismo, las varillas de biela 12 están unidas a los émbolos 9 y 10, que efectúan un movimiento de vaivén en los cilindros 5 y 6. Por ello, en la zona de la palanca oscilante 13 o 18, la varilla de biela 12 se desplaza en una guía lineal 30. La conexión entre la varilla de biela 12 y la palanca oscilante 13 ó 18 está realizada de manera que el punto de articulación es desplazable básicamente hacia delante y detrás con respecto al eje pivotante 14 o 20 de la palanca oscilante 13 ó 18, de manera que se equilibran el movimiento de perforación de la palanca oscilante 13 ó 18 y el movimiento lineal de la varilla de biela 12 sin ninguna pieza intermedia adicional. Así se consigue un avance óptimo de los émbolos 7, 8, 9 y 10 en los respectivos cilindros 3, 4, 5, y 6.

Como se indica en la figura 2, el eje 17 puede accionar otros grupos, tal y como se representa en la parte inferior de la figura 2, por ejemplo el control de los dispositivos de válvulas 11.

Como se ilustra en la figura 2, es posible dotar a las superficies de los émbolos 7, 8, 9 y 10 de una capa termoaislante 57. También se puede incorporar material termoaislante a la cámara de alta presión 22 (Fig. 1).

En la figura 3 se indica que la palanca oscilante 13 o la otra palanca 18 tienen la forma del bastidor 31, formado por dos lados 32 y 33, entre los cuales discurre el eje 17. En ambos lados 32 y 33 hay sujeta una mangueta 34, que va engranada con un rodamiento 35, fijado a un cubrejuntas 36, que a su vez está unido a la carcasa. Estas dos manguetas 34 ayudan a conformar el eje pivotante 14 ó 20.

Utilizando una palanca oscilante sólo son necesarios dos rodillos para transferir el movimiento entre dos émbolos y la vía, por lo que se simplifica el diseño. Para determinar la posición óptima de los rodillos con respecto a la vía, los rodamientos 35 sobre los que se instalan las manguetas de la palanca oscilante pueden ser regulables, por ejemplo con ayuda de tornillos de ajuste.

Ambos lados 32 y 33 están conectados entre sí en el extremo mediante un alma de unión 37. En este alma hay sujeto un pasador de cojinete 38, sobre el que gira el rodillo 15 o 19 y que está protegido contra desplazamientos axiales. Hay dos almas 39 y 40 fijas al pasador de cojinete 38, cada una de ellas incorpora una ranura longitudinal 41, donde se ha introducido un casquillo de cojinete 42 con desplazamiento longitudinal, al que va sujeta una pieza de eje 43. Esta pieza de eje 43 se desliza en ambos lados por las guías lineales 30. El extremo correspondiente de la varilla de biela 12 está sujeto al casquillo de cojinete 42. Con este apoyo se logra compensar el movimiento pivotante en forma de arco de la palanca oscilante 13 ó 18 con el movimiento lineal de la varilla de biela 12.

Las figuras 5 y 6 muestran un dispositivo de válvulas 44 que permite abrir y cerrar la abertura de entrada y salida 45 en un cilindro de la máquina alternativa. Este dispositivo de válvulas 44 consta de un eje pivotante 46 al que va sujeta una palanca 47. El eje pivotante 46 oscila con relación al respectivo cilindro y tiene una posición de apoyo estacionaria. La palanca oscilante 47 incorpora un hueco 48 en forma de ranura, donde se sitúa un alma 49, sujeta a su vez a la placa hermética 50. La palanca oscilante 47 y el alma 49 tienen un agujero donde se encaja una pieza de eje 51. En su zona central, la pieza de eje 51 tiene forma esférica y allí se apoya el alma 49. Debido al juego previsto entre el hueco 48 en forma de ranura y el alma 49, ésta puede virar escasamente alrededor del eje constituido por la pieza de eje 51 y de un eje situado en posición transversal.

La placa hermética 50, que obtura la abertura de entrada y salida cuando está cerrada, se apoya con su superficie estanca plana 52 sobre la zona 53 del cilindro que rodea la abertura 45. La posibilidad de giro del alma 49 en relación con la pieza de eje 51 permite adaptar la superficie estanca 52 de la placa hermética 50 a la superficie 53. Así la estanqueidad es óptima y el mecanizado de las superficies herméticas resulta sencillo. Con esta configuración se compensan las dilataciones térmicas del material.

Como mencionábamos anteriormente, la apertura y el cierre son posibles gracias al giro del eje pivotante 46. El mecanismo de accionamiento puede tener un diseño conocido, pero también sería posible utilizar una palanca oscilante con un rodillo que rodara sobre una vía, tal y como se utiliza en la máquina alternativa arriba descrita para mover los émbolos.

Como estos movimientos son muy rápidos en las máquinas de émbolo de avance rápido, debe evitarse que la placa hermética 50 se mueva demasiado en relación a la pieza de eje 51. Por ello se ha colocado un contrapeso 54 en el alma 49, en el lado opuesto a la placa hermética 50. Este contrapeso 54 está diseñado e instalado de forma que durante el movimiento de apertura y cierre del dispositivo de válvulas prácticamente no se mueven la placa hermética 50, el alma 49 y el contrapeso 54 debido a la inercia relacionada con la pieza de eje 51. De este modo tampoco es necesario prever un dispositivo de lubricación para engrasar los cojinetes de la placa hermética. Así se simplifica la estructura de este dispositivo de válvulas.

Para prescindir también de refrigeración conviene seleccionar el material de la placa hermética 50, del alma 49 y del contrapeso 54, por ejemplo es recomendable fabricar estas piezas con un material cerámico.

En las figuras 7 y 8 se muestra un diseño de dispositivo de válvulas 44, que esencialmente es idéntico al descrito anteriormente, pero con la salvedad de que el perno del eje 51 no incorpora una pieza media de forma esférica, por lo que la placa hermética 50 sólo oscila en un eje con respecto a esta pieza de eje 51 y la viabilidad del eje en perpendicular con la pieza de eje 51 se consigue con otro perno 55, por lo que la palanca oscilante 47 gira solo un poco alrededor del eje pivotante 46. De esta forma se consigue una adaptación óptima de la superficie estanca plana 52 de la placa hermética 50 a la superficie 53. La colocación de un contrapeso 54 permite que la placa hermética 50, el alma 49 y el contrapeso 54 se muevan lo menos posible con respecto a los ejes de rotación, por ello es posible prescindir de lubricación en este caso.

Este dispositivo de válvulas 44 se utiliza para todo tipo de máquinas alternativas, como por ejemplo motores térmicos, como hemos descrito más arriba, bombas caloríficas y también compresores, etc.

Claims (11)

1. Máquina alternativa con una carcasa (25), que incluye como mínimo dos cilindros (3, 4; 5, 6) con aberturas de entrada y de salida, que se abren y cierran mediante válvulas controlables. En cada uno de estos cilindros (3, 4, 5, 6) hay un émbolo (7, 8, 9, 10) con movimiento lineal de vaivén y al menos un eje (17) montado en la carcasa (25), con movimiento giratorio. Aquí, los émbolos (7, 8, 9, 10) y el eje (17) están acoplados entre sí mediante un dispositivo accionador, por medio del cual el movimiento lineal de vaivén de los émbolos (7, 8, 9, 10) es convertible en un movimiento de rotación del eje (17), o bien el movimiento de rotación del eje (17) es convertible en un movimiento lineal de vaivén de los émbolos (7, 8, 9, 10). El dispositivo accionador incluye rodillos (15, 19) que están unidos a los émbolos (7, 8, 9, 10); dichos rodillos se deslizan por una vía (16, 24) que está fijada al eje (17) y que incorpora protuberancias y cavidades, ajustadas una a otra de tal manera que los rodillos (15, 19) están en contacto con la vía, caracterizada por el hecho de que los rodillos (15, 19) están dispuestos en los dos extremos de una palanca oscilante (13, 18) que gira alrededor de un eje pivotante colocado en el centro (14, 20) y está montada en la carcasa (25), de tal manera que sus ejes de rotación son perpendiculares al eje pivotante (14, 20), de que la vía pasa por un cojinete esférico hueco (26), cuyo centro se sitúa en el punto de intersección del eje pivotante (14, 20) de la palanca oscilante (13, 18) con el pivote del eje (17) que pasa entre los dos rodillos (15, 19). La superficie de la vía presenta una orientación radial respecto al centro y los dos rodillos (15, 19) que se deslizan por la vía (16, 24) tienen forma de cono truncado, donde la punta del cono definido por el tronco cónico también se sitúa en el centro, y además hay una varilla de biela (12) unida por articulación a ambos extremos de la palanca oscilante (13, 18), que a su vez está sujeta a los respectivos émbolos (7, 8, 9, 10).

2. Máquina alternativa según reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que la varilla de biela (12) está unida a los respectivos émbolos (7, 8, 9, 10) y en la zona en que está articulada con la palanca giratoria (13, 18) se desplaza en una guía lineal, orientada en paralelo al eje del cilindro.

3. Máquina alternativa según reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que la articulación entre la palanca giratoria (13, 18) y la varilla de biela (12) está organizada de forma que el punto de articulación en la palanca giratoria (13, 18) está montado para permitir un movimiento de vaivén con respecto a su eje pivotante (14, 20).

4. Máquina alternativa según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por el hecho de que la palanca giratoria (13, 18) se ha construido a partir de un bastidor (31), entre cuyos dos lados (32, 33) discurre el eje (17). Ambos lados (32, 33) incorporan una mangueta (34) sobre la que se configura el eje oscilante; las manguetas (34) están montadas sobre un rodamiento (35), que a su vez incorpora un cubrejuntas (36) unido a la carcasa (25).

5. Máquina alternativa según reivindicación 4, caracterizada por el hecho de que los rodamientos (35) tienen un diseño regulable y se sitúan en los cubrejuntas (36), que están unidos a la carcasa (25).

6. Máquina alternativa según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por el hecho de que en el eje hay medios para transferir el movimiento de rotación a otros elementos de transferencia.

7. Dispositivo de válvulas para abrir y cerrar las aberturas de entrada y salida (45) en un cilindro de la máquina alternativa según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que para cada abertura de entrada y salida (45) se ha previsto una palanca oscilante (47) en torno a un eje pivotante (46); dicho eje pivotante (46) tiene una posición de apoyo estacionaria con relación al cilindro y hay una placa hermética (50) unida por articulación a su palanca oscilante (47), que cuando está cerrada cubre la respectiva abertura del cilindro.

8. Dispositivo de válvulas según reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que la superficie estanca (52) conformada por la placa hermética (50) es básicamente plana y cuando está cerrada descansa sobre una superficie (53) del cilindro que rodea a la correspondiente abertura.

9. Dispositivo de válvulas según reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que la placa hermética (50) está montada en posición móvil respecto al eje pivotante (46) de la palanca oscilante (47), de manera que la superficie estanca (52) de la placa hermética (50) se ajusta autónomamente en relación con la superficie (53) que rodea la abertura.

10. Dispositivo de válvulas según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por el hecho de que hay un contrapeso (54) en la placa hermética (50), de tal manera que durante el movimiento de apertura y cierre de la placa hermética (50) ésta queda en principio inmóvil con respecto a la palanca oscilante (47).

11. Dispositivo de válvulas según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por el hecho de que al menos la placa hermética (50) está fabricada con un material cerámico.