ES2285965B1 - Bomba hidraulica de pistones. - Google Patents

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Abstract

Bomba hidráulica de pistones. La bomba incluye una parte mecánica (1) y una parte hidráulica (2) relacionadas mediante un vástago común (3) y dispuestas axialmente entre sí. La parte (1) presenta un eje de accionamiento (7) con una leva (8) susceptible en su giro de incidir sobre el extremo del vástago (3) y llevar a cabo el desplazamiento alternativo en un sentido u otro, de acuerdo con el giro excéntrico del eje (7), de un pistón (15) con una válvula anti-retorno (16) establecida en el interior de un cilindro (18) perteneciente a la parte hidráulica (2), en cuyo cilindro (18) se establece una cámara de admisión (23) a través de una entrada (24) que permite el paso de fluido a través de orificios (17) del propio pistón (15) y alcanzar una cámara de compresión (20) para que el desplazamiento del pistón (15) hacia dicha posición de compresión produzca la apertura de una válvula (21) y la correspondiente salida de fluido hacia el exterior a través de un conducto de salida (22), mientras que el desplazamiento en sentido contrario lleva consigo la compresión en la cámara de admisión (23), apertura de la válvula unidireccional (16) y el paso del fluido a través de los conductos (17) y del propio pistón (15) hasta la cámara de compresión (20).

Description

Bomba hidráulica de pistones.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a una bomba hidráulica de pistones que incorpora una doble cámara para la admisión y expulsión del fluido, permitiendo obtener en combinación con una válvula de salida, una alta presión del fluido, con una considerable reducción de consumo de potencia, permitiendo además poder aumentar el caudal en base a la disposición de unas levas especiales.
El objeto de la invención es conseguir una bomba hidráulica de doble cámara, caudal versátil y un ahorro de potencia frente a las bombas hidráulicas tradicionales.
Antecedentes de la invención
Es conocida la existencia de varios tipos de bombas hidráulicas de pistones, pudiendo estar éstos dispuestos en línea y axiales o radiales, incorporando en todos los casos una serie de bielas en base a las cuales se producen los movimientos de aspiración e impulsión del fluido, de manera que ese conjunto de bielas conlleva un gran rozamiento y desgaste.
Además, en las bombas hidráulicas convencionales de pistones el funcionamiento de las mismas se establece en una sola cámara, con el consiguiente consumo de potencia.
Otro inconveniente que presentan las bombas hidráulicas del tipo referido, es que la regulación del caudal se hace regulando el recorrido del pistón, lo que crea problemas importantes ya que, por ejemplo, cuando se regula para un caudal pequeño el pistón debe hacer muy poco recorrido y el calentamiento es grande debido a que pasará poco líquido por la cámara.
Como consecuencia de los rozamientos originados por las bielas, pistón, cigüeñal, etc, en combinación con la utilización de una sola cámara para los ciclos de aspiración y expulsión, que está generalmente situada en el lado opuesto a la caja de mecanismos, se producen altas temperaturas y por lo tanto calentamiento del conjunto de la bomba, viéndose alteradas las propiedades de algunos fluidos para los que se utiliza la bomba.
Asimismo, es de destacar el inconveniente de que en caso de roturas o filtraciones en los collarines hidráulicos, se producirá un derrame de líquidos que caen directamente al suelo, con los consiguientes problemas medioambientales, suciedad, etc.
Descripción de la invención
La bomba hidráulica de pistones que se preconiza, ha sido concebida para resolver la problemática anteriormente expuesta, basándose en una concepción de bomba con doble cámara, una de admisión y otra de expulsión.
Mas concretamente, la bomba de la invención comprende dos partes fundamentales, una considerada como parte mecánica y otra hidráulica, de manera que la parte mecánica está constituida por un cárter en cuyo interior se establece una cámara de lubricación en la que queda situado un eje giratorio sobre el correspondiente rodamiento y sobre el que va insertada una leva con rodamientos, la cual incide sobre el extremo de un vástago requerido hacia una posición de retraimiento por medio de un muelle interno, cuyo vástago se continua hasta una segunda parte de la bomba, la hidráulica, determinada por un cilindro con un orificio radial correspondiente a la entrada a la cámara de admisión, estando determinada por un pistón unido al otro extremo del vástago referido con anterioridad, y cuyo pistón incorpora una válvula unidireccional interna, de manera que en el giro excéntrico del eje, y por tanto de la leva, se produce un movimiento lineal y alternativo del vástago y en consecuencia un movimiento alternativo del pistón con la válvula unidireccional, de manera que en el sentido de impulsión del vástago se produce la entrada de fluido a la cámara de admisión y cuando se alcanza una presión determinada en ésta se abre la válvula unidireccional del pistón haciendo pasar el fluido a través de éste hasta alcanzar una cámara de compresión previa a una válvula establecida en la salida, de manera que cuando se produce una compresión determinada en esa cámara la válvula prevista a la salida abre y el fluido es expulsado al exterior.
En el movimiento contrario, y debido precisamente al giro excéntrico del eje con la leva correspondiente, se produce el retraimiento del vástago y con ello el cierre de la válvula del pistón, volviendo a entrar fluido a la cámara de admisión, repitiéndose así el ciclo operativo indefinidamente.
La leva puede ser circular, con lo que producirá un desplazamiento lineal de impulsión y retracción en cada vuelta del eje, o bien puede ser una leva con dos partes salientes opuestas, por lo que se producirán en cada ciclo dos desplazamientos alternativos del vástago. Asimismo la leva puede ser de configuración triangular, en cuyo caso se producirán en cada ciclo tres desplazamientos alternativos del vástago.
El conjunto que forman las dos partes mecánica e hidráulica de la bomba, está montado sobre una culata sobre la que se fija mediante correspondientes tornillos el cárter que define la parte mecánica de la bomba.
En base a las características referidas, las ventajas que se obtienen mediante la bomba de la invención frente a las tradicionales, pueden resumirse en las siguientes:
-
Un menor consumo de potencia al carecer de bielas y desaparecer por lo tanto los rozamientos y desgastes originados en las bombas convencionales. Las bielas en la bomba de la invención son suplidas con el muelle de presión asociado al extremo del vástago ubicado en el cárter de la parte mecánica de la bomba.
-
Como consecuencia de que las cámaras de admisión o aspiración y de expulsión son independientes, se verá facilitada la carga de forma simple sin tener que hacer las funciones de una sola cámara como ocurre en las bombas tradicionales, ya que en la bomba de la invención la cámara de expulsión se cargará sola mediante la presión que hará el muelle, que al regresar el conjunto de pistón con su válvula unidireccional se cargará sin la necesidad de una biela que contraiga el citado pistón-válvula unidireccional, de manera que en esta parte del ciclo es donde se ahorra potencia que podrá utilizarse para un mayor rendimiento de caudal y presión o para su aplicación en un mecanismo propulsor que permitirá realizar el trabajo mas holgadamente.
-
Las levas, debido a su diversificación y facultad de montaje y desmontaje rápido y fácil, permiten que la bomba en un mismo ciclo pueda tener doble o triple rendimiento en cuanto a caudal, en contra de lo que ocurre en las bombas tradicionales.
-
En base a las características de la bomba de la invención se evitarán calentamientos al tener una cámara a cada lado del conjunto pistón-válvula unidireccional, por lo que las propiedades de los líquidos o fluidos con los que trabaje la bomba no se verán alterados.
-
En caso de roturas o filtraciones en los collarines hidráulicos, el líquido pasará directamente a la cámara de aspiración, por lo que no habrá derrame de líquidos, favoreciendo el medio ambiente.
-
La bomba de la invención trabaja a un régimen de r.p.m. mayor que las tradicionales, al no tener rozamiento y por tanto no hay elevación de temperaturas y el límite de r.p.m. lo establece el muelle previsto en el cárter de la parte mecánica de la bomba, muelle que hace retroceder el vástago.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista en sección longitudinal de una bomba hidráulica de pistones realizada de acuerdo con el objeto de la invención, donde se dejan ver claramente las partes mecánica e hidráulica de la misma.
La figura 2.- Muestra una vista de lo que es considerado como culata en la que irá montado el conjunto representado en la figura anterior.
Las figuras 3 y 4.- Muestran sendas vistas en sección correspondientes a dos levas diferentes, una con dos partes salientes opuestas y otra en forma de triángulo, es decir con tres partes salientes equidistantes angularmente entre si.
Realización preferente de la invención
Como se puede ver en las figuras referidas, la bomba de la invención comprende dos partes fundamentales (1 y 2), la primera de ellas parte mecánica, y la segunda parte hidráulica, ambas relacionadas axialmente entre si mediante un vástago intermedio (3) y destinadas a ser montadas en una culata (4), fijación que se realiza mediante tornillos (5) que roscan en el cárter (6) correspondiente a la parte mecánica (1) de la bomba.
Dicha parte mecánica comprende un eje (7) accionable mediante un motor y sobre el que va montada una leva (8), con carácter excéntrico, realizándose la fijación entre eje (7) y leva (8) mediante una chaveta (9), estando la leva situada sobre un rodamiento (10), mientras que el eje de accionamiento (7) está igualmente montado a través de sus extremos en respectivos rodamientos, estando dotado el mismo de un chavetero para la comentada chaveta (9).
El giro excéntrico del eje (7) con la leva (8) lleva consigo el empuje del vástago (3), desplazando axialmente el mismo, aunque éste está permanentemente retraído hacia una posición de retraimiento mediante un muelle (11) previsto entre el cárter (6) y un clip (12), de manera que a la salida del aludido cárter (6) se ha previsto un retén (13) de apoyo para el vástago (3). El cárter (6) de esa parte mecánica (1) define una cámara de lubricación (14).
En el otro extremo del vástago (3) se ha previsto un pistón (15) con una válvula unidireccional (16) ubicada en su interior, pistón (15) que está afectado de orificios (17) con la función que se expondrá con posterioridad. Ese pistón (15) con su válvula unidireccional (16) es deslizante en el interior de un cilindro (18), con la interposición de un collarín hidráulico (19).
En la culata (4) se establece una cámara de compresión (20) en comunicación con una válvula de expulsión (21), a partir de la cual se establece un conducto (22) para la salida del fluido, tal como a continuación se va a exponer.
De acuerdo con estas características, cuando el eje (7) gira, debido a su excentricidad, hace que la leva (8) incida sobre el vástago (3), empujando a éste, es decir desplazándolo axialmente en contra de la acción del muelle (11), desplazamiento que lleva consigo el correspondiente desplazamiento del pistón (15) con su válvula unidireccional (16) estableciendo una compresión del fluido en la cámara (20), que hace que la válvula (21) se abra y dicho fluido salga al exterior a través del conducto (22).
Ahora bien, si se sigue girando el eje (7), lógicamente llegará un momento en que la leva (8) deje de actuar sobre el vástago (3), dando lugar al retraimiento de éste, es decir al desplazamiento en sentido contrario, y con ello del pistón (15) con su válvula unidireccional (16), en cuyo caso el fluido que había entrado en la cámara de admisión (23) establecida en el cilindro (18) del pistón (15), y que previamente había sido llenada de fluido a través de la entrada (24), se comprime y hace que el fluido salga por los orificios (17) y alcance la cámara de compresión (20), que en el momento que lleve a cabo el siguiente ciclo, es decir el giro de nuevo del eje (7) y de la leva (8), y correspondiente desplazamiento axial en sentido de avance del vástago (3), se producirá de nuevo la salida de fluido desde la cámara (20) hacia el conducto de salida (22), por apertura de la válvula (21), de igual manera a como se ha dicho con anterioridad.
En la figura 3 se muestra una leva (8') con dos partes salientes (25) en oposición, determinando que en cada ciclo o giro del eje (7) se produzca la incidencia por dos veces sobre el vástago (3), y por lo tanto conseguir un caudal variable o versátil de fluido en el funcionamiento de la bomba.
En la figura 4 se muestra finalmente una leva (8'') con configuración triangular determinándose en la misma tres salientes (26) equidistantes angularmente entre si, lo que hace que en cada ciclo se incida tres veces en el extremo del vástago (3) y se produzcan tres desplazamientos alternativos en el mismo giro o ciclo.

Claims (6)

1. Bomba hidráulica de pistones, caracterizada porque comprende dos partes (1 y 2) asociadas axialmente entre si mediante un vástago común (3) siendo la parte (1) la mecánica de la bomba, mientras que la parte (2) es la hidráulica, habiéndose previsto que el extremo del vástago (3) que queda situado en el interior del cárter (6) correspondiente a la parte mecánica (1), esté enfrentado a una leva (8) accionable mediante un eje excéntrico (7), de manera que el giro de éste lleva consigo el desplazamiento axial del vástago (3) en contra de la acción de un muelle (11) asociado al mismo, desplazamiento que lleva consigo el de un pistón (15) con una válvula unidireccional interna (16) situado en un cilindro (18) afectado de un orificio (17) y en el que se establece una cámara de admisión de fluido (23) en comunicación con el correspondiente conducto de entrada (24), de manera que el desplazamiento de avance del vástago (3) por accionamiento de la leva (8) lleva consigo la compresión del fluido en una cámara de compresión (20) establecida en una culata (4) en la que se montan las partes (1 y 2), estableciéndose la apertura de una válvula (21) para que desde esa cámara de compresión (20) el fluido salga al exterior a través de un conducto (22), mientras que el desplazamiento en sentido contrario del vástago (3) por la acción del muelle (11) asociado al mismo, lleva consigo la compresión de fluido en la cámara de admisión (23) y paso de éste a través del orificio (17) del pistón (15) a la cámara de compresión (20).
2. Bomba hidráulica de pistones, según reivindicación 1ª, caracterizada porque el eje excéntrico (7) de accionamiento va montado sobre correspondientes rodamientos, mientras que la leva (8) está montada sobre el eje (7) mediante una chaveta (9), estando esa leva (8) situada sobre un rodamiento (10).
3. Bomba hidráulica de pistones, según reivindicación 1ª, caracterizada porque el cárter (6) correspondiente a la parte mecánica (1) determina una cámara de lubricación (14), mientras que el cilindro (18) en el que va ubicado el pistón (15) con su válvula unidireccional (16) determina la cámara de admisión (23) a través de la entrada (24), de tal manera que es independiente de la cámara de compresión (20) y expulsión al exterior del fluido.
4. Bomba hidráulica de pistones, según reivindicación 1ª, caracterizada porque la leva (8) es susceptible de estar constituida por un cuerpo (8') dotado de unos salientes opuestos (25) determinando dos desplazamientos alternativos del vástago (3) y por tanto del pistón (15) con su válvula unidireccional (16) en cada ciclo o giro del eje (7).
5. Bomba hidráulica de pistones, según reivindicación 1ª, caracterizada porque la leva (8) está constituida por un cuerpo (8'') de configuración triangular con tres salientes (26) equidistantes angularmente entre si, determinando tres desplazamientos alternativos del vástago (3) y por lo tanto del pistón (15) con su válvula unidireccional (16) en cada ciclo o giro del eje (7).
6. Bomba hidráulica de pistones, según reivindicaciones 4ª y 5ª, caracterizada porque las levas (8, 8', 8'') son susceptibles de presentar una configuración variable para conseguir distintos caudales de fluido, siendo dichas levas montables y desmontables respecto del eje (7).
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