ES2294263T3 - Dispositivo hidraulico. - Google Patents

Abstract

Dispositivo hidráulico que comprende una envuelta (55, 61) con conexiones de conducto (59, 92) y, dentro del alojamiento, entre otros, un rotor (14) que puede girar alrededor de un primer eje (l) y pistones (12), manguitos de tambor (11), que pueden girar alrededor de un segundo eje (m1, m2) y tienen una cámara (9) en cada manguito de tambor, formado, entre otros, por una pared cilíndrica (23) y el pistón (12), en donde es posible para el primer eje (l) formar un primer ángulo (a) con el segundo eje (m1, m2), y, entre los manguitos de tambor y la envuelta, una primera placa frontal (4) con orificios (3) de placa frontal, siendo posible para la placa frontal formar parte de la envuelta, de manera que un orificio de la placa frontal puede formar parte de un primer canal entre una conexión de conducto y una cámara, caracterizado porque una placa de tambor (7), que puede girar con los manguitos de tambor (11) alrededor del segundo eje (m1, m2), está dispuesta entre la primera placa frontal (4)y los manguitos de tambor (11), estando la placa de tambor (7) provista de orificios de tambor (6) que forman parte del primer canal, y pudiendo desplazarse cada manguito de tambor por la placa de tambor en ángulos rectos hasta el segundo eje, para formar una junta.

Description

Dispositivo hidráulico.

La presente invención se refiere a un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1. Un dispositivo de este tipo se conoce por la DE 3519783, de Danfoss. El inconveniente de este dispositivo conocido es que los manguitos de tambor se deslizan por la primera placa frontal a la velocidad rotacional, con el resultado de que la junta es insuficiente y de que se produce desgaste. Para evitar estos inconvenientes, el dispositivo está diseñado de acuerdo con la parte característica de la reivindicación 1. Esto limita la velocidad de deslizamiento por la junta del manguito de tambor y el resultado es que no se pueden producir ni escapes ni desgaste.

Según una mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 2. Esto significa que el manguito de tambor siempre se conecta a la placa de tambor para formar una junta.

Según una mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 3. El resultado de esto es que el espacio que hay entre los manguitos de tambor se puede mantener más pequeño y se puede aumentar el diámetro de los pistones, lo que crea un mayor desplazamiento.

Según una mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 4. El resultado de esto es que el manguito de tambor se asegura en la placa de tambor de manera sencilla.

Según una mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 5. El resultado de esto es que la presión que hay en la cámara empuja el manguito de tambor hacia la placa de tambor, con lo cual se evita que salga líquido.

Según una mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 6. El resultado de esto es que la junta que hay entre la pared cilíndrica y el pistón se mantiene en su sitio incluso aunque estén presentes partículas abrasivas, tales como las que se encuentran en aceite contaminado.

Según otra mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 7. Esta medida reduce la fuerza con la que el aro de pistón ejerce presión contra la pared cilíndrica y esto quiere decir que las fuerzas de fricción son menores.

Según otra mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 8. El resultado de esto es que cuando el pistón está en una posición inclinada en el manguito de tambor, el aro de pistón se apoya sobre el pistón y se mantiene la junta entre el aro de pistón y la pared cilíndrica.

Según otra mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 9. El resultado de esto es que la placa de tambor se centra de manera sencilla.

Según otra mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 10. El resultado de esto es que el rotor se centra de manera sencilla y si resulta adecuado, la placa de tambor también se puede centrar de manera sencilla.

Según otra mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 11. El resultado de esto es que se equilibra las fuerzas axiales que actúan sobre el rotor y casi ninguna fuerza axial actúa sobre el medio de soporte del rotor.

Según otra mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 12. El resultado de esto es que es posible suministrar el aceite a las cámaras y descargarlo de las mismas a través de dos placas frontales diferentes. En este caso, es posible diseñar un orificio de placa frontal en una placa frontal para que se cierre por una parte de su circunferencia, con lo cual cierra una abertura de la envuelta. Como resultado de esto, es posible girar la placa frontal una longitud de arco mayor que la longitud de arco del orificio de placa frontal, y el margen de control del dispositivo aumenta de un modo simple mediante el giro de la placa frontal.

Según otra mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 13. El resultado de esto es que se limitan los picos de presión que se producen cuando la placa frontal cierra las placas de tambor, ya que el chorro de aceite puede circular para cada cámara por dos placas frontales. Esto mejora el rendimiento y reduce los niveles de ruido que se producen.

Según otra mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 14. El resultado de esto es que si se duplica el número de pistones, se duplica de manera simple el desplazamiento por revolución, duplicándose también al mismo tiempo la sección transversal de los orificios de placa frontal, con lo cual no aumentan las pérdidas.

Según otra mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 15. El resultado de esto es que se obtiene fácilmente un rotor con pistones preciso y estable.

Según otra mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 16. El resultado de esto es que los pistones de los dos lados del rotor pasan a través de los orificios de placa frontal, con lo cual es posible contar el número total de pistones cuando se tienen en cuenta las impulsiones del flujo de aceite y el par motor durante el giro del rotor. Por tanto, se reduce la magnitud de estas impulsiones.

Según otra mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 17. Cuando se usan tres o más orificios de placa frontal, el dispositivo hidráulico se puede usar como un transformador hidráulico, en el que los orificios de placa frontal cierran las cámaras mientras que el volumen de las cámaras cambia sustancialmente. Si el número de pistones equivale a un múltiplo del número de orificios de placa frontal, la fuerza axial que actúa sobre la placa de tambor permanece más o menos constante, con el resultado de que puede girar con más suavidad y estabilidad.

Según otra mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 18. El resultado de esto es que la apertura y cierre de las cámaras correspondientes de los dos lados del rotor no se producen en la misma posición rotacional, con el resultado de que se pueden evitar las fluctuaciones del par motor y los picos de presión en la cámara. Como resultado de esto, se mejora la estabilidad y el rendimiento.

Según una realización, el dispositivo se diseña según la reivindicación 19. El resultado de esto es que durante el funcionamiento y en concreto después de que el dispositivo ha estado parado, se mejora la lubricación entre la placa de tambor y el manguito de tambor.

Según una realización, el dispositivo se diseña según la reivindicación 20. El resultado de esto es que es fácil producir la superficie curva de la placa de tambor.

Según una realización, el dispositivo se diseña según la reivindicación 21. El resultado de esto es que el manguito de tambor puede fabricarse a bajo coste.

Según una realización, el dispositivo se diseña según la reivindicación 22. El resultado de esto es que las fuerzas que actúan sobre el manguito de tambor se conocen de manera exacta, con el resultado de que las fuerzas se pueden equilibrar de manera más satisfactoria y las fuerzas de fricción se mantienen lo más débiles posible.

Según una mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 23. El resultado de esto es que el manguito de tambor no puede inclinarse.

Según una mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 24. El resultado de esto es que se suprime, reduce o impide en gran medida la contaminación que produce el ruido excesivo que resulta de las impulsiones de presión que pueden generarse como resultado de la resonancia en los canales de conexión.

Según una mejora, el dispositivo se diseña según la reivindicación 25. El resultado de esto es que con medios simples se suprimen, reducen o evitan las impulsiones de presión que pueden producirse como resultado de la resonancia en los canales de conexión.

A continuación se explica la invención con referencia a varias realizaciones ejemplares y con la ayuda de los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1, muestra una sección en corte por el interior de un dispositivo hidráulico.

La figura 2, muestra una vista en perspectiva del dispositivo hidráulico que se muestra en la figura 1.

La figura 3, muestra un detalle de la figura 1 que incluye las fuerzas que actúan sobre el manguito de tambor.

La figuras 4a y 4b, representan en forma de diagrama los planos a través de los ejes del rotor y la placa de tambor.

La figura 5, muestra una segunda realización del dispositivo hidráulico.

La figura 6, muestra un dispositivo hidráulico según una tercera realización.

Las figuras 7 y 8, muestran un detalle de una realización de la placa de tambor.

La figura 9, muestra una realización de un manguito de tambor para usar en el dispositivo hidráulico.

La figura 10, muestra un detalle del manguito de tambor de la figura 9.

La figura 11, muestra una primera realización de una fijación interna del manguito de tambor en la placa de tambor.

La figura 12, muestra una segunda realización de una fijación interna del manguito de tambor en la placa de tambor.

La figura 13, muestra una primera realización de una bomba o motor.

La figura 14, muestra una segunda realización de una bomba o motor.

Los componentes que se muestran en las figuras 1 y 2 son las partes de un transformador hidráulico montado en una envuelta. Un transformador hidráulico de este tipo se describe, por ejemplo, en las solicitudes publicadas WO 9731185 y WO 9940318, cuyos contenidos son interesantes de conocer. Los soportes 1 sobre los que puede girar un árbol de rotor 2 que tiene un eje l se montan en la envuelta en un modo conocido. Un rotor 14 con agujeros de rotor 15 se monta en el árbol de rotor 2. En los agujeros de rotor 15 hay componentes en forma de vástago que forman pistones 12 en los lados del rotor 14. Los pistones 12 están provistos de aros de pistón 10, siendo la superficie externa de los aros de pistón 10 convexa, y quedando situado el centro de esta convexidad en un único plano para todos los pistones en un lado del rotor 14. Si resulta adecuado, la superficie externa de los aros de pistón 10 es arqueada. El lado izquierdo y el lado derecho del rotor 14 son simétricos con respecto al centro del rotor 14. Cada lado del rotor 14 interactúa con una placa de tambor 7 que tiene manguitos de tambor 11 que giran alrededor de un eje m_{1}, m_{2}, respectivamente, interceptándose entre sí en el plano perpendicular a 1 a través de los puntos centrales de las superficies externas de los aros de pistón 10 para los pistones 12 situados en ese lado.

En el árbol de rotor 2 hay una superficie centradora 22 alrededor de la cual puede pivotar la placa de tambor 7. La superficie centradora 22 es convexa, quedando situado el centro de la convexidad en el plano en el que está situado el centro de los aros de pistón convexo 10. La rotación de la placa de tambor 7 se acopla con la rotación del árbol de rotor 2 mediante una chaveta 16 que se acopla en un chavetero. En el plano de la superficie del árbol, la chaveta 16 tiene un radio menor que el radio de la superficie centradora 22, con lo cual la chaveta 16 no se atasca en el chavetero cuando gira la placa de tambor 7. Si resulta adecuado, puede haber más de una chaveta 16. También es posible montar la chaveta 16 en el árbol de rotor 2 y colocar el chavetero en la placa de tambor 7.

En el lado orientado hacia los pistones 12, la placa de tambor 7 está provista de manguitos de tambor 11 que se aseguran en la placa de tambor 7 mediante un soporte de manguito 18. En el lado interno, el manguito de tambor 11 tiene una pared cilíndrica 23. Cada pistón 12 está rodeado por un manguito de tambor 11, pudiéndose mover el aro de pistón 10 de un modo estanco por la pared cilíndrica 23. El pistón 12 y el manguito cilíndrico 11 pueden formar por tanto una cámara 9 cuyo volumen cambia cuando gira el árbol de rotor 2. El cambio de volumen hace que entre aceite en la cámara 9 y salga de la misma a través de una abertura de manguito de tambor 24, un orificio de tambor 6 y un orificio de placa de tambor 3 hasta una abertura de la envuelta. Los orificios de placa de tambor 3 correspondientes están conectados entre sí en la envuelta. Como los ejes de rotación del rotor 14 y la placa de tambor 7 forman un ángulo entre sí, los pistones 12 del plano de la placa de tambor 7 describen una trayectoria elíptica, y los manguitos de tambor 11 se deslizan por una superficie de contacto 8 de la placa de tambor 7. El soporte 18 está diseñado con aberturas que permiten que tenga lugar este deslizamiento, y también asegura que el hueco que hay entre la placa de tambor 7 y el manguito de tambor 11 permanezca limitado, con lo cual se puede crear presión en la cámara 9 con la puesta en marcha. En otra realización, también es posible que el soporte 18 se asegure en la placa de tambor 7 de manera que la rotación del rotor 14 se trasmita a través de los pistones 12, los manguitos de tambor 11 y el soporte 18 a la placa de tambor 7, con lo cual se puede prescindir de la chaveta 16 y del chavetero asociado.

El orificio 3 de la placa frontal está dispuesto en una placa frontal 4 que se apoya sobre una superficie de la envuelta. Esta superficie no es perpendicular al eje l, sino que forma un ángulo con el mismo, determinando así la dirección del eje m_{1} o m_{2} y por tanto también la posición rotacional en la que el volumen de la cámara 9 está en su mínimo o su máximo. La placa frontal 4 se asegura en la envuelta de manera que pueda girar alrededor del eje m_{1} o m_{2} y en una parte de su circunferencia está provista de dientes 5 que interactúan con un piñón accionado mediante un mecanismo accionador. Se puede usar un manguito centrador (no se muestra) para centrar la rotación de la placa frontal 4 en la envuelta en un modo conocido. La rotación de la placa frontal 4 hace que cambie la disposición del transformador hidráulico, como se describe en las solicitudes de patente que ya se han citado en el texto.

Para hacer que las aberturas que hay entre la placa frontal 4 y la placa de tambor 7 se mantengan pequeñas durante la puesta en marcha, cuando todavía no hay presión en las cámaras 9, existe una anilla 19 que ejerce presión apoyada sobre la superficie centradora 22. Entre la anilla 19 que ejerce presión y una anilla 21 que está asegurada en la placa de tambor 7 hay muelles acopados 20, que siempre empujan la placa de tambor 7 hacia la placa frontal 4. Si resulta adecuado, se pueden usar otros elementos elásticos en vez de los muelles acopados 20.

La figura 3 muestra el manguito de tambor 11 apoyado en la superficie de contacto 8 de la placa de tambor 7. En uso, en la cámara 9 y en el orificio de tambor 6 predomina una presión alta, mientras que fuera del manguito de tambor 11 predomina una presión baja. En el hueco que hay en la superficie de contacto 8 entre el manguito de tambor 11 y la placa de tambor se forma una presión de aceite variable, como se indica con las flechas A en la figura. Para impedir que aumente el tamaño del hueco debido a la influencia de esta presión de aceite, la abertura de manguito de tambor 24 tiene una sección transversal más pequeña que la superficie de estanqueidad del pistón 12 que está en la pared cilíndrica 23. Hay un reborde alrededor de la abertura de manguito de tambor 24, en el que la presión del aceite, que se indica con las flechas B, ejerce una fuerza sobre el manguito de tambor 11 en la dirección de la superficie de contacto 8. Si el manguito de tambor 11 se dimensiona correctamente, se puede asegurar que bajo la influencia de la presión del aceite, los manguitos de tambor 11 siempre van a ser empujados hacia la superficie de contacto 8.

Las fuerzas que actúan sobre el aro de pistón 10 también se muestran en la figura 3. El aro de pistón 10 tiene en su lado externo una superficie convexa, con lo cual la junta que hay entre el aro de pistón 10 y la superficie cilíndrica 23 se produce en el plano perpendicular a la superficie cilíndrica 23, es decir, perpendicular al eje m. Si resulta adecuado, la superficie puede ser arqueada en vez de circularmente convexa. El aro de pistón 10 no se somete a una carga uniforme por toda su circunferencia debido a los ángulos que hay entre los ejes l y m, ya que el área que está a gran presión en el lado externo como consecuencia del aceite es grande en E, como se indica con las flechas, y pequeña en D. Como el área que está a presión es pequeña en D, el aro de pistón 10, bajo la influencia de la presión del lado interno, que se indica con las flechas C, puede ejercer una gran presión sobre la pared cilíndrica 23 y produce una gran fuerza de fricción.

La fuerza de fricción se reduce sustancialmente debido al hecho de que el lado interno del aro de pistón 10 está diseñado con un tope 25. Si este tope 25 se sitúa en mitad de la anchura del aro de pistón 10, la fuerza que se dirige hacia fuera se reduce a la mitad. Según se muestra, la fuerza que se dirige hacia dentro en E es mayor que la fuerza que se dirige hacia fuera. Bajo esta influencia, el aro de pistón 10 se apoya sobre el pistón 12, mientras que como consecuencia del desplazamiento del manguito de tambor 11, la junta que hay entre el aro de pistón 10 y la pared cilíndrica 23 queda retenida por toda la circunferencia. Como consecuencia de ese apoyo, el aro de pistón 10 ejerce una fuerza resultante R sobre el pistón 12, y esa fuerza R acciona el rotor 14. Obviamente, también es posible instalar el dispositivo sin aros de pistón 10, aunque en ese caso es necesario tomar medidas para impedir que se produzca contaminación ya que se puede producir desgaste.

El transformador hidráulico está diseñado de manera que los pistones 12 de los dos lados del rotor 14 se mueven de manera alterna hasta el punto muerto superior, es decir la posición en la que el volumen de las cámaras 9 es el mínimo, de manera que en lo que se refiere a las fluctuaciones del flujo de aceite y del par motor que acciona el rotor 14, es posible contar el número total de pistones 12, es decir, dieciocho pistones 12 en el ejemplo que se muestra. En la realización ejemplar que se muestra, en la que los pistones 12 de los dos lados del rotor 14 están alineados entre sí, esto se consigue girando el punto muerto superior de los pistones de un lado un ángulo \alpha con respecto al punto muerto superior del otro lado. En este caso, \alpha es igual a la mitad del ángulo de giro entre dos pistones 12. Las placas frontales 4 también giran entre sí la distancia de este ángulo. Esto se muestra en la figura 4a, en la que V_{1} es el plano que corta los ejes l y m_{1}, y V_{2} es el plano que corta los ejes l y m_{2}. En la figura 4b se muestra otra realización. En este caso, los ejes l, m_{1}, y m_{2} se encuentran en un plano V y los pistones 12 están descentrados en el rotor 14. Esta realización es interesante en concreto si los volúmenes de las cámaras 9 que adquieren sucesivamente un volumen máximo se acoplan, a través de canales, con válvulas como se describe en las solicitudes WO 0244524 y WO 0244525. En la realización que se muestra en la figura 4b, los ejes de los pistones 12 son paralelos al eje l, y los pistones de los dos lados son componentes diferentes dispuestos descentrados en el rotor 14. En una realización que no se muestra y en la que los pistones 12 de los dos lados del rotor 14 están descentrados y los ejes l, m_{1} y m_{2} se encuentran igualmente situados en un plano, los pistones 12 de los dos lados se hacen a partir de un componente que está montado en el rotor 14 y tiene un eje que forma un ángulo con el eje l.

Es preferible que las dos placas frontales 4 estén acopladas para girar, de manera que sólo se necesite un mecanismo accionador. Esto se consigue, por ejemplo, haciendo girar las placas frontales 4 usando una rueda dentada, acoplada en un árbol y que acopla los dos árboles en un acoplamiento homocinético, de manera que el giro de las dos placas frontales sea exactamente sincrónico. Si es adecuado, las dos placas frontales 4 pueden estar provistas de su propio mecanismo accionador para conseguir en determinados estados de funcionamiento una precarga hidráulica.

El ángulo \beta que hay entre los ejes l y m determina el desplazamiento del dispositivo. En la realización que se muestra, con 9 pistones 12 en cada lado, el ángulo es de 9 grados. Si aumenta el número de pistones 12, este ángulo tiene que ser menor, ya que de otro modo el estrechamiento del pistón 12 que se necesita para permanecer siempre apartado del manguito de tambor 11 llegaría a ser demasiado grande. En la realización que se muestra, los cálculos se basan en una velocidad rotacional máxima del rotor 14 de 8000 r.p.m. Si esta velocidad es mayor, se necesita un ángulo \beta más pequeño para evitar que se produzcan picos de presión inaceptables.

En la realización ejemplar que se muestra, se puede ver que la placa de tambor 7 se centra con la superficie centradora 22. También es posible realizar este centrado de otros modos, por ejemplo proporcionando a la placa de tambor 7 un soporte esférico en su circunferencia externa, que se asegura en la envuelta. Otra realización puede consistir en centrar la placa de tambor 7 con respecto a la placa frontal 4, por ejemplo proporcionando a esta última una forma cónica. También se puede colocar un manguito centrador en la envuelta para centrar la placa frontal 4 y la placa de tambor 7.

La figura 5 muestra otra realización del transformador hidráulico. En este caso, los ejes l, m_{1} y m_{2} del rotor 14 y los dos tambores pueden colocarse en un único plano, aunque también se pueden diseñar como se muestra en la figura 4a. Las cámaras 9 de los dos lados del rotor 14 están conectadas entre sí mediante un canal 27 que se desplaza a través de los pistones 12. Las placas frontales 26 y 28 están diseñadas de manera que el orificio de placa frontal 3 que conduce a la conexión de tanque conecta directamente con el interior de la envuelta a través de un canal 29, estando ese interior conectado con la conexión de tanque. Las placas frontales 26 y 28 están diseñadas de manera que de los dos orificios de placa frontal restantes 3, cada placa frontal 26 ó 28 tiene uno de los dos orificios y se cierra en el lugar del otro orificio. Esto hace posible que la conexión de la envuelta tenga una abertura hacia la placa frontal sobre un ángulo amplio y permite girar a las placas frontales un ángulo grande, con el resultado de que el margen de control del transformador hidráulico aumenta de manera simple mediante el giro de la placa frontal. El giro de las placas frontales 26 y 28 se acopla del modo ya descrito.

En las realizaciones ejemplares que se han dado, el dispositivo se ha descrito como un transformador hidráulico. Queda claro para aquellos versados en la materia que el dispositivo puede hacerse para usarlo como bomba o motor haciendo únicamente ajustes mínimos, tales como, entre otros, en las placas frontales 4 y el árbol de rotor 2. Ejemplos de estos se muestran en las figuras 13 y 14, que se describen después en el texto.

La figura 6 muestra una realización ejemplar en la que los pistones 12 están situados únicamente en un lado. Su diseño corresponde al que se describe en la realización que se muestra en las figuras 1 y 2. Para equilibrar axialmente el rotor 14, esté tiene, en el lado alejado del pistón, una placa frontal 34.

En el lado de la placa frontal 34, el rotor 14 está provisto de cámaras 31 que, a través de un canal 30, están comunicadas con las cámaras 9. La sección transversal de las cámaras 31 se puede comparar con el área de la superficie de estanqueidad de los pistones 12, de manera que el rotor 14 se equilibra en la dirección axial.

La placa frontal 34 puede diseñarse sin orificios de placa frontal. En una realización, puede haber también orificios de placa frontal 33, en comunicación con canales de la envuelta. Esto hace posible que se puedan reducir impulsiones en la corriente líquida y en la presión de líquido, ya que la corriente de líquido que entra en la cámara y sale de la misma cámara 9 se produce a través de dos placas frontales.

En la realización ejemplar que se muestra en la figura 6, el árbol de rotor 2 se ha prolongado hasta el exterior de la envuelta y termina en un extremo de árbol 37. El árbol de rotor 2 está provisto para este fin de una junta 36 y de un soporte 35. Esta realización es particularmente adecuada para usarla como bomba o motor. En las realizaciones ejemplares que se han descrito, los ángulos que hay entre los ejes son constantes y el desplazamiento varía con el giro de las placas frontales. Obviamente, el diseño del rotor con los pistones montados de manera fija y de la placa de tambor con los manguitos de tambor que pueden desplazarse perpendicularmente al eje de la placa de tambor también pueden usarse en realizaciones en las que el eje de la placa de tambor puede pivotar con respecto al eje del rotor.

Las figuras 7 y 8 muestran una realización modificada de la placa de tambor 7 que simplifica el deslizamiento de los manguitos de tambor 11 por la superficie de contacto 8. Para reducir la resistencia durante el movimiento deslizante de los manguitos de tambor 11 por la placa de tambor 7, es necesario que haya una película de aceite entre el manguito de tambor 11 y la placa de tambor 7, incluso aunque el rotor 14 esté parado, para impedir en la medida de lo posible que empiece a girar el rotor 14. Para contribuir a la formación de una película de aceite de este tipo, la superficie de contacto 8 tiene una curvatura en una dirección, con lo cual hay contacto lineal entre los manguitos de tambor 11 y la placa de tambor. Para este fin, la superficie de contacto 8 está preferiblemente diseñada como un cono con un ángulo 40 de 0,3 grados y una tolerancia de \pm 0,1 grados. El manguito de tambor 11 se apoya ahora sobre una superficie curva con un radio R_{1} en el diámetro interno de la placa de tambor y un radio R_{2} en el lado externo, siendo R_{2} mayor que R_{1}. Debido a la influencia de la presión que hay en la cámara y/o al giro del rotor 14, el manguito de tambor 11 va a rodar hasta cierto punto por la superficie de contacto 8, quedando un espacio de unos pocos micrómetros localizado entre el manguito de tambor 11 y la superficie de contacto 8. En ese espacio, se forma una película de aceite que asegura la lubricación.

Las figuras 9 y 10 muestran una realización del manguito de tambor 11 en la que este último se ha producido mediante deformación sin desprendimiento de virutas. Con este método de producción, los manguitos de tambor 11 pueden producirse de manera exacta y a bajo coste a partir de material laminado, por ejemplo, forzando el material laminado sobre un mandril hasta obtener la forma y las dimensiones deseadas. En este caso, se produce un diámetro interno D_{1} exacto, de manera que después de templar el manguito, el diámetro tiene el valor deseado. La operación de deformación da como resultado la formación de una superficie inferior 43 del manguito con un saliente 41. Para apoyarse de modo estanco sobre la superficie de contacto 8, la superficie inferior 43 se mecaniza de manera precisa para formar una superficie de estanqueidad 47, por ejemplo mediante rectificado. Para que el saliente 41 se apoye sobre el soporte de manguito 18, si es adecuado, también se rectifica para que el saliente 41 permanezca a una distancia fija 42 de la superficie de estanqueidad 47.

En la superficie de estanqueidad 47 hay una ranura 44 que, a través de un canal 46, está en comunicación con la circunferencia externa del manguito de tambor 11. Esto permite que se forme una película de aceite entre el manguito de tambor 11 y la placa de tambor 7 como se ha explicado en relación con la figura 3; en esta realización, el diámetro de la superficie de estanqueidad 47 es mayor que el diámetro de la ranura 44, con lo cual el manguito de tambor 11 tiene un área de superficie mayor para sostener el manguito de tambor 11 y limitar la inclinación del mismo. Si resulta adecuado, se puede colocar una ranura 45 con un diámetro menor que la ranura 44 en la superficie de estanqueidad 47. Como resultado de esto, se define de manera exacta el área de superficie en la que la presión decreciente entre el manguito de tambor 11 y la placa de tambor 7 es activa.

En las realizaciones del manguito de tambor 11 ya descritas, el manguito de tambor 11 está diseñado como un componente hecho con un solo material. Si resulta adecuado, el manguito de tambor 11 puede hacerse con dos materiales que se unen entre sí, en cuyo caso esa parte del manguito de tambor 11 que forma la superficie de estanqueidad 47 se hace con un material que contiene bronce, con miras a reducir el rozamiento. Este rozamiento resulta del giro y el deslizamiento del manguito de tambor 11 con respecto a la placa de tambor 7. En este caso, la forma de la junta entre los dos componentes del manguito de tambor 11 y la elasticidad de los materiales se seleccionan de modo que la junta se cierre bajo la influencia de la presión de líquido que predomina en la cámara 9.

Las figuras 11 y 12 muestran realizaciones alternativas del dispositivo de fijación para asegurar los manguitos de tambor 11 en la placa de tambor 7. En la realización que se ha mostrado antes, los manguitos de tambor 11 están rodeados por un soporte de manguito 18 en el lado externo. En el caso de que el rotor 14 gire rápidamente, se aplican fuerzas centrífugas altas en un manguito de tambor 11. Si la presión de líquido en la cámara 9 es baja, el manguito de tambor 11 es únicamente empujado hacia la placa de tambor 7 con poca fuerza, y existe después el riesgo de que el soporte de manguito 18 se deforme elásticamente como resultado de la fuerza centrífuga, que puede hacer que se produzcan escapes entre la placa de tambor 7 y el manguito de tambor 11. Si el manguito de tambor 11 se coloca del modo que se muestra en las figuras 11 y 12, con un manguito de fijación 48 cerca de las placas de tambor 7, se evita este inconveniente. El diámetro interno de la abertura de manguito de tambor 24 se dimensiona de manera que el manguito de tambor 11 pueda deslizarse alrededor del manguito de fijación 48 sobre la placa de tambor 7 para seguir al pistón 12, estando el manguito de tambor 11 encerrado axialmente entre un collar del manguito de fijación 48 y la placa de tambor 7. Las figuras 11 y 12 muestran dos ejemplos del modo en el que se asegura el manguito de fijación 48 en la placa de tambor 7. En este contexto, es importante colocar exactamente el manguito de fijación 48 en la dirección axial con respecto a la placa de tambor 7. En este caso, es preferible asegurar el manguito de fijación 48 en el orificio de tambor 6. En la realización que se muestra en la figura 11, el manguito de fijación 48 está diseñado con elementos elásticos que se aseguran detrás de un reborde del orificio de tambor 6. En la realización que se muestra en la figura 12, el manguito de fijación 48 se empuja hacia un tope ajustándolo fuertemente a presión. Además de las realizaciones del manguito de fijación 48 que se muestran, queda claro para cualquiera versado en la materia que se puede conseguir el mismo efecto técnico con otras realizaciones.

La figura 13 muestra una bomba o motor hidráulico diseñado de manera parecida al transformador hidráulico que se describe con referencia a las figuras 1 a 4, y a los componentes correspondientes se les asignan los mismos números de referencia. La bomba o motor está formado por una envuelta 61 y una tapa 55. Unos soportes 1 están montados en la envuelta 61 y en la tapa 55, y el árbol de rotor 2 puede girar con un eje de rotación l en los soportes 1. En la tapa 55 hay una abertura por la que sobresale un extremo de árbol 51 para acoplar el árbol 2 en un motor o una herramienta. Hay una junta 53 dispuesta entre el extremo de árbol 51 y la tapa 55. Un rotor 14, en cuyos dos lados están dispuestos los pistones 12, está situado en el árbol 2, entre los soportes 1. Estos pistones 12 se desplazan del modo que ya se ha explicado por los manguitos de tambor 11 que están acoplados en las placas de tambor 7. Las placas de tambor 7 están acopladas en el árbol de rotor 2 y giran con el mismo, apoyadas sobre las placas frontales 4. La superficie entre la placa frontal 4 y la placa de tambor 7 en este caso no forma ángulo recto con el eje de rotación l. Las placas frontales 4 están montadas del modo que se muestra en la figura 4a y tienen en su punto más bajo un agujero de fijación 52 que interactúa con un pasador que está montado en la envuelta 61 o tapa 55 y determina así la posición rotacional de la placa frontal 4.

Hay dos orificios de placa frontal dispuestos en cada placa frontal 4: un orificio de baja presión conectado, a través de un canal de conexión 54 y un conducto de baja presión 59, a una conexión de baja presión T, y un orificio de alta presión conectado, a través de un canal de conexión 54 y un conducto de alta presión 62, a una conexión de alta presión P. En la realización que se muestra, los conductos de conexión 54 tienen aproximadamente la misma longitud antes de encontrarse en 60 y pasan al conducto de baja presión 59 o al conducto de alta presión 62. Las cámaras 9 de los manguitos de tambor 11 que están en los dos lados del rotor 14 se conectan de manera alterna a los dos canales de conexión 54 que coinciden, y por tanto, en el caso de que las condiciones no sean favorables, es posible que el aceite empiece a resonar en 60, lo que puede producir picos de presión y ruido excesivo en el conducto de baja presión 59 y/o el conducto de alta presión 62. También existe el riesgo de que se produzca un ruido excesivo cuando se usan transformadores hidráulicos con tres conductos de presión.

Para restringir este ruido excesivo, como se muestra en la figura 13 hay amortiguadores de resonancia en cada canal de conexión 54, si resulta adecuado. Cada amortiguador de resonancia comprende una cámara 57 provista de aceite y conectada, mediante un canal 56 con una sección transversal pequeña, al canal de conexión 54. La cámara llena de aceite 57 se forma mediante una cavidad en una tapa 58 que se asegura en la envuelta 61 o la tapa 55. Las dimensiones de la cámara 57 y el canal 56 se adaptan a la frecuencia de las impulsiones de presión que se producen y a las propiedades del aceite. La selección adecuada de estos parámetros hace posible, por ejemplo, que se puedan reducir las impulsiones en el conducto de alta presión 62 de una bomba de 50 bares a aproximadamente entre 1 y 3 bares.

La figura 14 muestra una bomba o motor hidráulico en el que la longitud de los canales de conexión 54 que desembocan en las placas frontales 4 es diferente en los dos lados del rotor 14. Las impulsiones de presión se limitan igualmente de este modo, aunque en menor medida; por ejemplo, las impulsiones que se producen en el conducto de presión 62 de una bomba se reducen de 50 bares a impulsiones de entre 1 y 3 bares. Sin embargo, este método tiene la ventaja de que se reduce la influencia de las propiedades del líquido. Si resulta adecuado, también es posible usar los amortiguadores de resonancia que se muestran en la figura 13 en canales de conexión 54 como se muestra en la figura 14.

Los diseños para reducir el ruido excesivo en la cubierta de una bomba o motor hidráulico doble pueden, naturalmente, usarse también donde sea necesario reducir las impulsiones que pueden producirse en un transformador hidráulico doble.

En las realizaciones ejemplares del dispositivo hidráulico que se describe, las figuras siempre muestran un dispositivo con manguitos de tambor 11 que, durante el giro, describen una trayectoria elíptica y con pistones 12 que describen una trayectoria circular. Queda claro para cualquiera versado en la materia que también se pueden usar varios detalles de diseño descritos en otros diseños conocidos, tales como diseños en los que los manguitos de tambor están montados para formar un tambor y los pistones están dispuestos de manera que pueden pivotar o desplazarse hasta el interior de un tambor o hasta la parte superior del mismo. Otros diseños que también pueden combinarse con las realizaciones ejemplares descritas aquí están diseñados con un desplazamiento variable, por ejemplo obtenidos haciendo el ángulo \beta variable.

Claims (25)

1. Dispositivo hidráulico que comprende una envuelta (55, 61) con conexiones de conducto (59, 92) y, dentro del alojamiento, entre otros, un rotor (14) que puede girar alrededor de un primer eje (l) y pistones (12), manguitos de tambor (11), que pueden girar alrededor de un segundo eje (m_{1}, m_{2}) y tienen una cámara (9) en cada manguito de tambor, formado, entre otros, por una pared cilíndrica (23) y el pistón (12), en donde es posible para el primer eje (l) formar un primer ángulo (\beta) con el segundo eje (m_{1}, m_{2}), y, entre los manguitos de tambor y la envuelta, una primera placa frontal (4) con orificios (3) de placa frontal, siendo posible para la placa frontal formar parte de la envuelta, de manera que un orificio de la placa frontal puede formar parte de un primer canal entre una conexión de conducto y una cámara, caracterizado porque una placa de tambor (7), que puede girar con los manguitos de tambor (11) alrededor del segundo eje (m_{1}, m_{2}), está dispuesta entre la primera placa frontal (4) y los manguitos de tambor (11), estando la placa de tambor (7) provista de orificios de tambor (6) que forman parte del primer canal, y pudiendo desplazarse cada manguito de tambor por la placa de tambor en ángulos rectos hasta el segundo eje, para formar una junta.

2. Dispositivo hidráulico según la reivindicación 1, en donde la placa de tambor (7) está provista de un soporte (18; 48) para sujetar el manguito o manguitos de tambor (11) en la placa de tambor.

3. Dispositivo hidráulico según la reivindicación 2, en donde el soporte comprende un manguito de fijación (48) alrededor del cual puede deslizarse el manguito de tambor.

4. Dispositivo hidráulico según la reivindicación 3, en donde el manguito de fijación (48) se asegura en el orificio de tambor (6).

5. Dispositivo hidráulico según la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, en donde en el plano de estanqueidad (8) entre el manguito de tambor (11) y la placa de tambor (7), el área de la superficie donde la presión del aceite es igual a la presión del aceite de la cámara (9) es menor que el área de la superficie de estanqueidad del pistón (12).

6. Dispositivo hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada pistón (12) tiene un aro de pistón convexo o arqueado (10), de preferencia diseñado como un aro con una abertura.

7. Dispositivo hidráulico según la reivindicación 6, en donde el pistón tiene una ranura de aro de pistón con un primer tope y el aro de pistón, en su lado interno, tiene un segundo tope (25), de manera que, bajo la influencia de la presión de la cámara, el segundo tope ejerce presión contra el primer tope en dirección axial, para formar una junta.

8. Dispositivo hidráulico según la reivindicación 6 ó 7, en donde la circunferencia exterior del aro de pistón sobresale sobrepasando la circunferencia exterior del pistón cuando la circunferencia interior del aro de pistón reposa contra el pistón.

9. Dispositivo hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera placa frontal (4) o la envuelta y la primera placa frontal están provistas de un medio para centrar la placa de tambor (7).

10. Dispositivo hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el rotor (14) está conectado a un árbol montado (2) provisto de un medio de centrado convexo (22) para centrar la placa de tambor (7).

11. Dispositivo hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el rotor (14) está provisto, en el lado alejado de la placa de tambor (7), de orificios de rotor (31) y de un segundo canal (30) para conectar el orificio de rotor, a través de un pistón (12), a una cámara (9), y en donde los orificios de rotor pueden girar por la envuelta o una segunda placa frontal (34), situada en la envuelta y que puede formar parte de la envuelta, para formar una junta.

12. Dispositivo hidráulico según la reivindicación 11, en donde la segunda placa frontal (34) tiene uno o más orificios de placa frontal (33) que pueden estar en comunicación con una conexión de conducto (59, 92).

13. Dispositivo hidráulico según la reivindicación 12, en donde la primera placa frontal (4) y la segunda placa frontal (34), cuando gira el rotor (14), abren y cierran al mismo tiempo los canales primero y segundo que están entre las cámaras (9) y los orificios de placa frontal (26, 33).

14. Dispositivo hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los pistones (12) y los manguitos de tambor (11), las placas de tambor (7) y las primeras placas frontales (4) que interactúan entre ellas están dispuestos en los dos lados del rotor (14).

15. Dispositivo hidráulico según la reivindicación 14, en donde el rotor (14) está provisto de agujeros (15) en los que hay un componente en forma de vástago que forma un pistón (12) en los dos lados del rotor.

16. Dispositivo hidráulico según la reivindicación 14 ó 15, en donde los planos (V_{1}, V_{2}) a través de primer eje (l) y los dos segundos ejes (m_{1}, m_{2}) forman un segundo ángulo (\alpha) entre sí, en donde si el número de pistones en un lado del rotor es igual a n, el ángulo \alpha es igual a (1 + 2k)*180º/n, en donde k es igual a 0 ó a un número entero.

17. Dispositivo hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada primera placa frontal (4) tiene tres o más orificios de placa frontal (3), y el número de pistones (12) que interactúan con una placa frontal es un múltiplo del número de orificios de placa frontal.

18. Dispositivo hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, en donde cada pistón (12) está provisto de un canal (27) que conecta las cámaras (9) en cada lado del rotor (14), y los orificios de placa frontal (3) de las dos primeras placas frontales (4) están diseñados de manera idéntica y con simetría de espejo, y las dos primeras placas frontales están montadas de manera que los primeros canales se abren y cierran cuando el rotor está en diferentes posiciones giratorias.

19. Dispositivo hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la superficie de la placa de tambor (7) por la que pueden deslizarse los manguitos de tambor (11) es curva.

20. Dispositivo hidráulico según la reivindicación 19, en donde la superficie de la placa de tambor (7) por la que pueden deslizarse los manguitos de tambor (11) es cónica.

21. Dispositivo hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el manguito de tambor (11) se hace mediante deformación sin desprendimiento de virutas y tiene una superficie de soporte mecanizada (47) para asegurar la estanqueidad con la placa de tambor (7) y el deslizamiento por la misma.

22. Dispositivo hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el manguito de tambor (11) tiene una superficie de soporte mecanizada (47) para asegurar la estanqueidad con la placa de tambor (7) y el deslizamiento por la misma, y la superficie de soporte está provista de una o dos ranuras concéntricas (44, 45), y, si es adecuado, de ranuras de descarga (46) para delimitar la superficie de estanqueidad.

23. Dispositivo hidráulico según la reivindicación 22, en donde la parte de la superficie de soporte que reposa sobre la placa de tambor (7) tiene un diámetro más grande que el diámetro de la ranura concéntrica más grande (44).

24. Dispositivo hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 23, en donde los orificios de placa frontal (3) correspondientes están conectados, mediante un canal de conexión (54), a una línea común (59, 62), y en donde un canal de conexión está conectado a través de un canal de amortiguación (56) a una cámara de resonancia (57).

25. Dispositivo hidráulico según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 24, en donde los orificios de placa frontal (3) correspondientes están conectados, mediante un canal de conexión (54), a una línea común (59, 62), y en donde la longitud de los canales de conexión es diferente.