ES2335823T3 - Maquina de alabes. - Google Patents
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Abstract
Una máquina de álabes que comprende una carcasa (1) con una boca de entrada (2) y un boca de salida (3), un rotor montado en una cavidad (4) de dicha carcasa (1), estando constituido el rotor por una placa frontal (5), un cilindro de guía (7) montado excéntricamente en la superficie extrema de la carcasa (1) opuesta a la placa frontal (5), estando adaptado el cilindro de guía (7) para su rotación y provisto de un surco diametral frontal (8) abierto desde el lado de la placa frontal, y un álabe de trabajo (6) montado en la placa frontal (5) y adaptado para su rotación y movimiento libres en el surco (8) del cilindro de guía (7) cuando gira la placa frontal, donde la excentricidad del eje de rotación del álabe de trabajo es igual a la excentricidad 50 del eje de rotación del cilindro de guía, caracterizado porque se proporciona una pluralidad de álabes de trabajo (6) y surcos (8), siendo los álabes y los surcos, respectivamente, iguales de tamaño, siendo el perfil de la cavidad (4) de la carcasa de una de las formas siguientes ovalada, cilíndrica, epicicloide, y curvada, y el diámetro del cilindro de guía (7) es D > 4e - L, donde e es la excentricidad del eje del cilindro de guía, donde la longitud de trabajo del álabe (6) es L <= 4e x sen 90º/N, donde N es el número de álabes de trabajo (6).
Description
Máquina de álabes.
Esta invención se refiere a la ingeniería
industrial y puede ser utilizada en las máquinas hidráulicas,
bombas, compresores y motores de combustión interna.
Se conoce una bomba de álabes que comprende una
carcasa en la cual está fijo un tambor, estando dotado el tambor de
bocas de la aspiración y de descarga, comprendiendo una cavidad
interna del tambor un rotor con unos surcos radiales en los cuales
se montan unos álabes, actuando los álabes recíprocamente con unos
cierres (Patente Rusa de modelo de utilidad RU 40466, Clase Int.
F04C 2/344, publicada el 10.09.2004).
La bomba de álabes de la técnica anterior se
caracteriza por algunas desventajas que son la complejidad
estructural, la fiabilidad insuficiente debida a muchos pares de
fricción, así como un bombeo ineficiente del medio de trabajo.
Se conoce una máquina de álabe que comprende un
rotor montado excéntricamente en una cavidad del estator, estando
montados unos álabes movibles en unos surcos radiales del rotor y
apoyados en un miembro cilíndrico de guía recibido en un taladro
del rotor (véase la Patente Rusa RU 2011013 Clase Int. F04C 2/344,
publicada el 15.04.1994).
Entre las desventajas de esta máquina de álabes
están la estructura compleja, el desgaste intenso de los álabes
movibles, y el bombeo ineficaz del medio de trabajo.
Se conoce una bomba que comprende una carcasa
que tiene una cavidad formada en la misma y dotada de una boca de
entrada y una boca de salida, un rotor montado excéntricamente en la
cavidad, extendiéndose unas láminas diametralmente a través del
rotor, encajadas con las paredes de la cavidad y dividiendo la misma
en una pluralidad de cámaras de trabajo, donde la sección
transversal de la cavidad es una combinación de dos arcos de círculo
con diferentes radios y dos secciones curvilíneas adyacentes que
son porciones complementarias de de espiral de Arquímedes con focos
comunes, siendo cada uno de los arcos menor de un semicírculo. Los
extremos de estas secciones curvilíneas están dirigidos
tangencialmente a dichos arcos de círculo en los puntos de
intersección con los mismos, moviéndose cada una de las láminas a
una velocidad constante cuando se desplaza sobre la porción no
circular de la cavidad mientras se desliza a través del rotor,
girando el rotor a una velocidad angular constante y ajustándose a
un arco de círculo de radio menor (véase la Patente US 2.260.888 A,
de 28.10.1941, F04c2/344). Cada lámina de la bomba montada en el
rotor es susceptible de ser desplazada libre longitudinalmente con
respecto al eje del rotor, estando limitada la carrera de su
movimiento longitudinal por tres parámetros, es decir, el espacio
del surco de la superficie de la lámina, la excentricidad del eje
del rotor con respecto al eje de la cavidad interna de la carcasa y
la forma de la sección transversal de la cavidad de la carcasa. La
trayectoria del movimiento de los extremos de las láminas es
especificada por la forma de la sección transversal de la cavidad
de la carcasa en esta bomba.
Esta bomba también muestra una estructura
compleja, un desgaste amplio de los álabes movibles y un bombeo
ineficaz del medio de trabajo.
Un aparato rotativo según se describe en la
Patente US 2.373.656 A, de 17.04.1945, F04C2/344 puede ser
considerado como la técnica anterior más cercano por su
construcción y efecto técnico. El aparato rotativo comprende un
estator y un rotor. El estator comprende una carcasa cilíndrica, y
la superficie interior de esta carcasa tiene una sección
transversal general en forma de una cardioide, a excepción de una
parte en la cual la pared está dotada de una hendidura arqueada
longitudinal. El rotor comprende una lanzadera cilíndrica y una
lámina, estando la lanzadera adaptada para su rotación en la
carcasa de tal manera que una parte de la lanzadera entra en la
hendidura. La lanzadera tiene una ranura diametral longitudinal en
la cual está montada la lámina para tener un movimiento transversal
dentro de la misma, teniendo la lámina una longitud tal que su borde
encaja con la superficie interna de la carcasa mientras gira la
lanzadera. A cada lado de la hendidura, la carcasa está provista de
una boca de entrada y una boca de salida cada una de las cuales
tiene una anchura igual al espesor de la lámina. Además, el aparato
rotativo está provisto de unos medios de control para controlar el
movimiento de la lámina a fin de permitir que el borde de la lámina
barra la superficie interna de la carcasa, siendo los medios de
control independientes de la lanzadera. Este aparato rotativo está
caracterizado todavía por el bombeo ineficiente del medio de
trabajo. Otra de sus desventajas es su uso estrecho debido a la
sección transversal cardioide de la superficie interna de la
carcasa y un limitada anchura de los bocas de entrada y de salida
restringidas por el espesor del álabe de trabajo.
El propósito de esta invención es crear un nuevo
diseño de una máquina de álabes que ofrezca un bombeo altamente
eficiente del medio de trabajo y un uso amplio.
Se logra el propósito anterior proporcionando
una máquina de álabes que comprende una carcasa con una boca de
entrada y una boca de salida, un rotor montado en una cavidad de
dicha carcasa, estando el rotor constituido por una placa frontal,
un cilindro de guía montado excéntricamente en la superficie extrema
de la carcasa opuesta a la placa frontal, estando adaptado el
cilindro de guía para la rotación y provisto de un surco frontal
diametral abierto desde el lado de la placa frontal; y un álabe de
trabajo montado en la placa frontal y adaptado para la rotación y
el movimiento libres en el surco del cilindro de guía cuando gira la
placa frontal, donde la excentricidad del eje de rotación del álabe
de trabajo es igual a la excentricidad del eje de rotación del
cilindro de guía y donde, según la invención, se proporciona una
pluralidad de álabes y surcos de trabajo, siendo tanto los álabes
como surcos, de igual de tamaño, el perfil de la cavidad de la
carcasa es de una de las formas siguientes: oval, cilíndrica,
epicicloide, y curvada, y el diámetro del cilindro de guía es D >
4e - L, donde e es la excentricidad del eje del cilindro de guía,
siendo la longitud del álabe de trabajo L \leq 4e x sen 90º/N,
donde N es el número de los álabes de trabajo.
En la máquina de álabes según la invención, la
placa frontal puede ser coaxial con el eje de la cavidad de la
carcasa.
En la máquina de álabes según la invención, la
placa frontal puede ser excéntrica respecto al eje de la cavidad de
la carcasa.
Proporcionar una pluralidad de álabes de trabajo
y proporcionar en el cilindro de guía una pluralidad de surcos,
siendo tanto los álabes como los surcos, respectivamente, iguales en
tamaño, donde el diámetro del cilindro de guía
D > 4e - L y la longitud del álabe de trabajo L \leq 4e x sen 90º/N da lugar a un bombeo altamente eficiente del medio de trabajo en la máquina de álabes según la invención.
D > 4e - L y la longitud del álabe de trabajo L \leq 4e x sen 90º/N da lugar a un bombeo altamente eficiente del medio de trabajo en la máquina de álabes según la invención.
Un Perfil oval, cilíndrico, epicicloide o
curvado de la cavidad de la carcasa así como un montaje coaxial o
excéntrico de la placa frontal con respecto al eje de la cavidad de
la carcasa dan lugar a una amplia utilización de la máquina de
álabes según la invención. Se puede seleccionar una forma adecuada
de la cavidad de la carcasa y de la orientación de la placa frontal
con respecto al eje de la cavidad de la carcasa para su uso en
máquinas hidráulicas, bombas para impulsar diversos medios de
trabajo, compresores de aire y motores de combustión interna.
Las ventajas anteriormente mencionadas hacen
esta invención excepcional en comparación con la técnica
anterior.
La solicitud de patente se ilustra con los
dibujos anexos, donde
La Figura 1 es una vista general en corte
transversal de la máquina de álabes según la invención.
La Figura 2 es un alzado lateral de la máquina
de álabes según la invención.
Una máquina de álabes comprende una carcasa 1
con una boca de entrada 2 y un boca de salida 3, un rotor montado
en una cavidad 4 de la carcasa 1, estando el rotor constituido por
una placa frontal 5, un cilindro de guía 7 montado excéntricamente
en la superficie extrema de la carcasa 1 frente a la placa frontal
5, siendo el cilindro de guía 7 rotativo y estando dotado de un
surco frontal diametral 8 abierto desde el lado de la placa frontal
5, y un álabe de trabajo 6 montado sobre la placa frontal 5 y
adaptado para su rotación y movimiento libres en el surco 8 del
cilindro de guía 7 cuando gira la placa frontal 5. La excentricidad
del eje de rotación de los álabes de trabajo 6 es igual a la
excentricidad del eje de rotación del cilindro 7 de la guía. Se
dispone una pluralidad de álabes de trabajo 6 y surcos 8, siendo
tanto álabes 6 como surcos 8, respectivamente, iguales en tamaño,
siendo el perfil de la cavidad 4 de la carcasa 1 oval, cilíndrico,
epicicloide o curvado, y el diámetro del cilindro de guía 7 es D
> 4e - L, mientras que la longitud del álabe de trabajo 6 es L
\leq 4e x sen 90º/N.
En una máquina de álabes de este tipo según la
invención, la placa frontal 5 se puede montar coaxialmente con el
eje de la cavidad 4 de la carcasa 1.
En una máquina de álabes de este tipo según la
invención, la placa frontal 5 se puede montar excéntricamente
respecto al eje de la cavidad 4 de la carcasa 1.
La máquina de álabes funciona como se describe a
continuación.
Cuando gira la placa frontal 5, los álabes 6 de
trabajo se mueven en los surcos 8 diametrales frontales del
cilindro de guía 7 y giran en la cavidad de trabajo 4 de la carcasa
1. Al mismo tiempo, se genera un vacío en el área de la boca de
entrada 2. Por tanto, el medio de trabajo que pasa a través de la
boca de entrada 2 es capturado por los álabes de trabajo 6 y es
transfiere, a una presión excesiva, a través la cavidad de trabajo
4 de la carcasa 1 a la boca de salida 3.
Cuando los álabes de trabajo 6 se mueven
progresivamente en los surcos 8 del cilindro de guía 7, sus extremos
se acercan más los unos a los otros cuando los centros de dos
álabes 6 de trabajo lo más cercanos al centro de rotación del
cilindro de guía 7 están equidistantes de este centro. En cualquier
otra posición, la distancia entre los extremos de los álabes de
trabajo será mayor.
Para evitar la intersección de los extremos de
los álabes de trabajo 6 en los surcos del cilindro de guía, su
longitud debe cumplir con la siguiente relación: L \leq 4e x sen
90º/N.
Al mismo tiempo, el diámetro del cilindro de
guía 7 debe cumplir la relación: D > 4e - L. Si se incumple esta
relación, el extremo del álabe de trabajo 6, que está más alejado
del cilindro de guía 7, no encaja con el surco 8 correspondiente
del cilindro de guía 7, y el dispositivo según la invención es
inoperante.
Las relaciones anteriormente mencionadas
obtenidas experimentalmente garantizan un bombeo muy eficiente del
medio de trabajo.
\newpage
Al comparar la máquina según esta invención con
la técnica anterior, se detectan facetas distintivas y, por tanto,
se puede detectar la innovación que representa.
Estas facetas distintivas ofrecen como resultado
un efecto positivo al proporcionar una nueva máquina de álabes que
tiene un diseño simple y un amplio uso y que muestra un bombeo muy
eficiente del medio de trabajo.
Esta máquina de álabes es aplicable
industrialmente debido a que puede ser utilizada en ingeniería
mecánica y particularmente en máquinas hidráulicas, bombas,
compresores y motores de combustión interna.
Claims (3)
1. Una máquina de álabes que comprende una
carcasa (1) con una boca de entrada (2) y un boca de salida (3), un
rotor montado en una cavidad (4) de dicha carcasa (1), estando
constituido el rotor por una placa frontal (5), un cilindro de guía
(7) montado excéntricamente en la superficie extrema de la carcasa
(1) opuesta a la placa frontal (5), estando adaptado el cilindro de
guía (7) para su rotación y provisto de un surco diametral frontal
(8) abierto desde el lado de la placa frontal, y un álabe de trabajo
(6) montado en la placa frontal (5) y adaptado para su rotación y
movimiento libres en el surco (8) del cilindro de guía (7) cuando
gira la placa frontal, donde la excentricidad del eje de rotación
del álabe de trabajo es igual a la excentricidad 50 del eje de
rotación del cilindro de guía, caracterizado porque se
proporciona una pluralidad de álabes de trabajo (6) y surcos (8),
siendo los álabes y los surcos, respectivamente, iguales de tamaño,
siendo el perfil de la cavidad (4) de la carcasa de una de las
formas siguientes ovalada, cilíndrica, epicicloide, y curvada, y el
diámetro del cilindro de guía (7) es D > 4e - L, donde e es la
excentricidad del eje del cilindro de guía, donde la longitud de
trabajo del álabe (6) es L \leq 4e x sen 90º/N, donde N es el
número de álabes de trabajo (6).
2. Una máquina de álabes como la de la
reivindicación 1, caracterizada porque la placa frontal (5)
es coaxial con el eje 5 de la cavidad (4) de la carcasa (1).
3. Una máquina de álabes como la de la
reivindicación 1, caracterizada porque la placa frontal (5)
se monta excéntricamente respecto al eje de la cavidad (4) de la
carcasa (1).
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