ES2827554T3 - Dispositivo de cilindro y pistón rotativo - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de cilindro y pistón rotativo que comprende un rotor, un estator (4) y un obturador giratorio (3), el rotor (2) que comprende un pistón (5) que se extiende desde el rotor hasta una cámara de trabajo, el rotor y el estator que definen juntos una cámara de trabajo (100), el obturador dispuesto para extenderse a través de la cámara de trabajo y que forma una división en la misma, y el obturador que comprende una ranura (3a) que permite el paso del pistón a través de la misma, un cojinete (20) que monta el rotor con relación al estator, el rotor que comprende una formación (12; 30) que se extiende sustancialmente axial lejos de la cámara, caracterizado porque la formación está radialmente hacia fuera del cojinete y se extiende alrededor del eje de rotación, y la formación comprende una superficie que al menos en parte define un espacio entre el rotor y el estator, y al menos parte de ese espacio y/o la formación se superpone en una dirección axial con el cojinete.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de cilindro y pistón rotativo

Campo técnico

La presente invención se refiere en general a dispositivos de pistones y cilindros rotativos.

Antecedentes

Los dispositivos de pistones y cilindros rotativos pueden tomar varias formas y usarse para numerosas aplicaciones, tales como un motor de combustión interna, un compresor tal como un sobrealimentador o una bomba de fluido, un expansor tal como un motor de vapor o reemplazo de turbina, o como otra forma de dispositivo de desplazamiento positivo.

La solicitud internacional WO2010/023487 describe un dispositivo de cilindro y pistón rotativo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. La solicitud internacional WO2013/078132 describe un aparato expansor/compresor de un solo tornillo que comprende un rotor principal y un par de rotores de compuerta.

Se puede considerar que un dispositivo de cilindro y pistón rotativo comprende un rotor y un estator, el estator que define al menos parcialmente una cámara anular o espacio de cilindro, el rotor puede tener la forma de un anillo o una superficie anular (de sección cóncava), y el rotor que comprende al menos un pistón que se extiende desde el rotor hacia el espacio anular de cilindro, durante su uso el al menos un pistón se mueve circunferencialmente a través del espacio anular de cilindro por la rotación del rotor con relación al estator, el rotor que se sella con relación al estator, y el dispositivo que comprende además un obturador de espacio cilíndrico que es capaz de moverse con relación al estator a una posición cerrada en la que el obturador divide el espacio anular de cilindro, y a una posición abierta en la que el obturador permite el paso del al menos un pistón, tal como, cuando el obturador está montado de manera giratoria, el obturador del espacio de cilindro puede tener la forma de un disco obturador.

Hemos ideado una configuración de sellado mejorada para tales dispositivos.

Resumen

De acuerdo con la invención, se proporciona un dispositivo de cilindro y pistón rotativo que comprende un rotor, un estator y un obturador giratorio,

el rotor que comprende un pistón que se extiende desde el rotor hacia el espacio de cilindro, el rotor y el estator juntos definen el espacio de cilindro

el obturador se dispone para extenderse a través del espacio de cilindro y forma una división en el mismo, y el obturador que comprende una ranura que permite el paso del pistón a través del mismo,

un cojinete entre el rotor y el estator,

el rotor que comprende una formación que puede extenderse sustancialmente axial lejos de la cámara, y la formación puede estar radialmente hacia fuera y separada del cojinete y se extiende alrededor del eje de rotación, y la formación puede comprender una superficie que al menos en parte define un espacio entre el rotor y el estator, y al menos parte de ese espacio y/o la formación puede superponerse en una dirección axial con el cojinete.

La formación puede extenderse continuamente alrededor del eje de rotación del rotor. La formación se localiza en un radio predeterminado desde el eje de rotación.

El dispositivo puede comprender uno o más sellos de fluido lubricante.

El cojinete puede montar el rotor en el estator.

El cojinete puede estar localizado entre las partes que están unidas al rotor o al estator.

El cojinete puede comprender una pista interior giratoria, que preferentemente se monta externamente a una porción de eje del rotor.

La formación y/o el sello pueden, sustancialmente en su totalidad, estar desplazados en una dirección radial o sentido desde el cojinete. Preferentemente, no hay ninguna porción sustancial de la formación o el sello que esté localizada a una distancia radial en la que se localice (también) una porción del cojinete.

La posición radial y la extensión pueden tomarse con relación a un eje de rotación del rotor.

La formación y/o el sello pueden localizarse en su totalidad radialmente hacia fuera del cojinete. El sello y/o la formación pueden estar en una posición radial mayor en comparación con la posición radial del cojinete.

El sello y/o la formación del cojinete pueden no superponerse radialmente. Se puede considerar que el sello y el cojinete están sustancial o totalmente localizados en diferentes diámetros.

No es necesario que el sello y/o la formación y el cojinete estén alineados con respecto a una posición axial o extensión a lo largo del eje de rotación. En ese sentido, el sello/formación y el cojinete pueden estar desplazados axialmente, aunque puede haber algún grado de registro axial parcial en el que las porciones respectivas del cojinete y el sello/formación se localicen con respecto a una localización axial común o región a lo largo eje de rotación del rotor. Esto puede verse como una "superposición" axial parcial, o dicho de otra manera; al menos porciones respectivas o parte de cada sello/formación y el cojinete pueden estar localizados de manera diferente con respecto a la extensión del eje de rotación. El sello/formación y el cojinete pueden superponerse sustancialmente por completo de manera axial. Alternativamente, el sello/formación y el cojinete pueden estar separados entre sí con relación a una dirección axial, y no superponerse.

El sello, parte de un subconjunto de sello asociado o la formación, está en una posición radial mayor en comparación con el cojinete, y hay al menos cierta extensión de superposición axial entre el sello y el cojinete, o entre el subconjunto del sello y el cojinete puede describirse como una disposición en voladizo. La formación puede describirse como que sobresale.

La formación puede proporcionar una base o superficie (en la que se puede localizar el sello), o una extensión del terreno, que se superpone axialmente al cojinete.

El espacio puede tener la forma de un conducto (por ejemplo entre el sello y el cojinete, que puede ser tortuoso o de doble vuelta sobre sí mismo),

El sello y el cojinete pueden estar localizados hacia atrás o detrás de la cámara anular. El sello y el cojinete pueden estar localizados a un lado de la cámara (cuando se ve en sección transversal axial).

Preferentemente, el sello se dispone para evitar sustancialmente que el fluido pase a través del mismo o a la entrada del mismo.

El sello es preferentemente de forma anular (continua), de anillo o circular.

El sello de fluido puede comprender un sello de holgura tal como superficies de funcionamiento cercano, un sello laberíntico, un laberinto helicoidal, un sello de viento o un sello de contacto tal como un sello de reborde o un sello mecánico o de hecho alguna otra forma de sello. Se apreciará que el término sello puede incluir una característica que sirve para reducir el volumen de flujo de fluido y puede no evitar por completo el flujo de fluido a través del sello. El sello puede ser parte de una disposición de sellado que comprende una estructura alrededor del sello que puede, por ejemplo, incluir una extensión a una base (alrededor) del sello destinada a formar un conducto tortuoso o para controlar la trayectoria del fluido de alguna manera (tal como un deflector de aceite).

El sello puede estar localizado en el espacio entre el cojinete y el estator hacia o en un lado de la cámara de trabajo del cojinete. El sello puede estar en comunicación con el espacio.

El sello puede sellar lubricante para cojinetes, otro fluido (ya sea líquido o gas, por ejemplo, agua). Un fluido sellado puede incluir un fluido de trabajo y/o un lubricante para cojinetes.

El lubricante para cojinetes puede comprender aceite o posiblemente agua, y en el otro lado del sello puede haber fluido de trabajo, tal como gas, refrigerante, aire o algún otro fluido.

El sello puede disponerse para mantener sustancialmente una barrera aceite-aire.

El sello puede disponerse para mantener sustancialmente una barrera de fluido de trabajo con líquidos.

El dispositivo puede comprender múltiples sellos de fluido. Los sellos pueden ser de diferentes tipos. Al menos uno de los sellos puede ser un sello de lubricante y al menos uno de los sellos puede ser un sello de gas; sin embargo, son posibles otras combinaciones de sellos de fluido. Los sellos múltiples pueden estar desplazados radialmente entre sí, con relación al eje de rotación del rotor. Los sellos pueden superponerse radialmente, pueden estar alineados radialmente, pueden estar alineados axialmente, desplazados axialmente (con al menos superposición parcial) o estar completamente separados axialmente. Los sellos pueden estar dispuestos para conectarse por al menos una trayectoria intermedia respectiva, formada por un espacio entre el estator y el rotor. Los sellos pueden disponerse en serie. Al menos uno de los sellos puede superponerse axialmente con el cojinete.

El dispositivo puede comprender múltiples formaciones, separadas radialmente entre sí.

El espacio puede comprender un canal, pasaje, trayectoria o vacío.

El espacio puede comprender una disposición o configuración de conducto tortuoso o contorneado o sinuoso. Donde hay múltiples sellos, se puede proporcionar un espacio respectivo entre los mismos. La trayectoria definida por el espacio puede comprender porciones de diferentes direcciones u orientaciones, que juntas definen la trayectoria general. El espacio puede ser no lineal (general) cuando se ve en sección transversal axial. Una porción del espacio puede dirigirse a lo largo de una primera dirección axial y una segunda porción del espacio puede dirigirse a lo largo de una segunda dirección axial, que es sustancialmente una dirección opuesta a la extensión de la primera porción del espacio. Esto puede denominarse un pasaje del espacio que se dobla hacia atrás. La separación puede denominarse espacio intermedio entre el rotor y el estator y entre el sello y el rotor.

No es necesario que el espacio esté completamente abierto o ininterrumpido, y puede incluir una holgura o abertura mínima o reducida, localizada entre el cojinete y el sello, que permite la comunicación de al menos parte del lubricante a través de la misma.

Puede proporcionarse un protector o deflector de lubricante en el espacio, que puede disponerse para regular el paso de lubricante hacia y desde el cojinete. El protector puede proporcionarse adyacente o próximo al cojinete. El protector puede considerarse como parte de un subsistema de sello o una disposición de sello.

El espacio puede estar definido en parte por una ranura anular, que puede estar formada en el rotor o por una parte unida al rotor.

El cojinete y el sello pueden localizarse entre las superficies opuestas del rotor y el estator. Esto puede denominarse, en un sentido amplio, una región de interfaz.

El rotor puede comprender una porción trasera que comprende un eje y se extiende lejos de la superficie del rotor que define en parte la cámara de trabajo, que se considera que está delante de la misma, con relación al eje de rotación del rotor. La porción trasera puede tener una forma generalmente alargada. La porción trasera puede tener forma tubular, cilíndrica o anular. La porción trasera puede disponerse para servir para transmitir torque a un conjunto de transmisión entre el rotor y el obturador. La porción trasera puede comprender un eje. La parte trasera puede extenderse axialmente.

La formación se puede proporcionar en una porción trasera del rotor.

La formación puede proporcionar una superficie de localización o montaje para el sello, o disponerse para actuar junto con el sello. La formación puede comprender una pestaña o un reborde, que puede ser generalmente ortogonal a la extensión axial de la formación...

La formación o parte trasera se puede considerar como una extensión del rotor.

La formación puede describirse como una extensión, protuberancia o formación anular de o unida al rotor.

La formación puede sobresalir del cojinete axialmente de manera que la trayectoria del espacio intermedio se invierta en parte en la dirección axial.

La pared anular puede sobresalir del eje del cojinete axialmente de manera que la trayectoria del espacio intermedio se invierta en parte en una dirección axial. Esa extensión del espacio puede tener una configuración de sección transversal sustancialmente serpenteante.

La formación puede comprender una porción que, durante su uso, es operativa para servir como deflector, anillo, eslingador u otro distribuidor de fluido de lubricante.

El dispositivo puede comprender una cámara o espacio de recogida de fluido, que puede comprender una ranura o canal que se extiende circularmente, que se extiende alrededor del eje de rotación. La ranura o canal puede estar formado o definido por el estator. La cámara de recogida de fluido puede disponerse para recibir fluido de un elemento deflector de fluido en el rotor.

Puede haber un drenaje u otro elemento para permitir que el líquido salga o se retire de la cámara de recolección. La cámara de recogida puede estar en comunicación con el espacio o ser parte del mismo.

El término “pistón" se usa en la presente descripción en su sentido más amplio para incluir, cuando el contexto lo admita, una división capaz de moverse con relación a la pared de un cilindro, y dicha división no necesita generalmente tener un grosor sustancial en la dirección del movimiento relativo, pero puede ser en forma de álabe. La división puede tener un grosor sustancial o puede ser hueco. El pistón puede formar una división dentro del espacio de cilindro. El pistón puede disponerse para girar, durante su uso, alrededor del eje de rotación del rotor.

El término "sello" se utiliza a lo largo de este texto en su sentido más amplio para incluir un margen para una trayectoria de fuga intencional de fluido, por medio de un espacio reducido entre superficies opuestas, y no necesariamente formando una formación hermética a los fluidos. Dentro de este alcance, se puede lograr un sellado por medio de superficies de funcionamiento cercano o una línea de funcionamiento cercano o una región de funcionamiento cercano. El sello puede proporcionarse mediante un espacio de sellado entre superficies opuestas, para minimizar o restringir la transmisión de fluido a través de las mismas. Los espacios de sellado correspondientes a diferentes superficies pueden tener diferentes espacios con sus respectivas partes opuestas, debido a los diferentes requisitos de ensamblaje y funcionamiento.

Aunque en teoría el obturador podría ser alternativo, se prefiere evitar el uso de componentes alternativos, particularmente cuando se requieren altas velocidades, y el obturador preferentemente comprende uno o más obturadores giratorios dispuestos para colocarse sustancialmente en alineación con el agujero que se extiende circunferencial o circularmente del espacio anular de cilindro, y se proporciona con al menos una abertura que en la condición abierta del obturador permite el paso del al menos un pistón a través del mismo.

El rotor y el estator pueden definir una cámara de trabajo. Una superficie del rotor que define en parte la cámara de trabajo puede ser cóncava o curvada en sección transversal. La cámara de trabajo puede tener una forma sustancialmente anular.

El obturador puede presentar una división que se extiende sustancialmente de manera radial del espacio de cilindro. La al menos una abertura del obturador se puede proporcionar sustancialmente de manera radial en y con respecto al obturador.

Preferentemente, el eje de rotación del rotor no es paralelo al eje de rotación del obturador. Con mayor preferencia, el eje de rotación del rotor es sustancialmente ortogonal al eje de rotación del obturador.

Preferentemente, el pistón tiene una forma de manera que pasará a través de una abertura en el obturador móvil, sin obstruirse, cuando la abertura pase a través del espacio anular de cilindro. El pistón se puede conformar de manera que haya una holgura mínima entre el pistón y la abertura en el obturador, de manera que se forme un sello cuando el pistón pase a través de la abertura.

El rotor puede estar soportado de manera giratoria por el estator en lugar de depender de la cooperación entre el pistón y las paredes del cilindro para posicionar relativamente el cuerpo del rotor y el estator. Se apreciará que un dispositivo de cilindro y pistón rotativo es distinto de un dispositivo de pistón alternativo convencional en el que el pistón se mantiene coaxial con el cilindro por medio de aros de pistón adecuados o bases que dan lugar a fuerzas de fricción relativamente altas.

El rotor puede estar soportado de manera giratoria por un cojinete adecuado llevado por el estator o conjunto de estator.

El cojinete puede estar localizado entre las partes que están unidas al rotor o al estator.

Preferentemente, el estator comprende al menos uno o más puertos. Puede haber al menos un puerto para el flujo de entrada y al menos un puerto para el flujo de salida.

Al menos uno de los puertos puede estar sustancialmente adyacente al obturador.

Al menos uno de los puertos puede posicionarse de manera que forme un puerto con válvula en cooperación con un puerto en el rotor.

Preferentemente, la relación entre la velocidad angular del rotor y la velocidad angular del disco obturador es 1:1, aunque son posibles otras relaciones.

El dispositivo puede ser de un tipo en el que la superficie del rotor que define la cámara esté dirigida u orientada generalmente hacia fuera del eje de rotación del rotor. El dispositivo también puede ser de un tipo en el que la superficie del rotor que define la cámara esté dirigida u orientada generalmente hacia dentro hacia el eje de rotación del rotor. El obturador puede disponerse para extenderse a través o intersecar la cámara de trabajo en (solo) una región o localización del espacio de cilindro.

El dispositivo, y cualquier elemento del dispositivo, puede comprender una o más características estructurales o funcionales descritas en la descripción siguiente y/o mostradas en los dibujos.

Breve descripción de dibujos

A continuación, se describirán diversas modalidades de la invención, solo a modo de ejemplo, con referencia a los siguientes dibujos en los que:

La Figura 1 es una vista frontal en perspectiva simplificada de un dispositivo de cilindro y pistón rotativo.

La Figura 2, es una vista en perspectiva posterior simplificada de un dispositivo de cilindro y pistón rotativo.

Las Figuras 3 a 15 cada una muestra secciones transversales longitudinales parciales de varias modalidades de un dispositivo de cilindro y pistón rotativo, que se basan en el tipo de dispositivo de cilindro y pistón rotativo descrito en las Figuras 1 y 2,

La Figura 16 muestra una sección transversal de otra modalidad,

La Figura 17 muestra una modalidad adicional de un dispositivo de cilindro y pistón rotativo diferente, y

La Figura 18 muestra aún una modalidad adicional de un dispositivo de cilindro y pistón rotativo diferente.

Descripción detallada

Se hace referencia a las Figuras 1 y 2 que muestran un pistón rotativo y un dispositivo de cilindro 1 que comprende un rotor 2, un estator 4 y un disco obturador 3. El estator, aunque no se muestra en las Figuras 1 y 2 para facilitar la representación, pero se muestra en parte en las Figuras adicionales, comprende una formación, tal como un alojamiento o carcasa, que se mantiene en relación con el rotor, y la superficie del estator que se orienta hacia la superficie 2a del rotor, juntas definen un espacio de cilindro o cámara de trabajo, mostrada generalmente como 100. El estator 4 puede comprender además una segunda porción que se localiza en el otro lado del rotor, de manera que las porciones del estator juntas encierran el rotor entre estas. (Se observará que parte del estator que encierra la cámara de trabajo se omite de los dibujos por razones de simplificación). Integrado con el rotor y que se extiende desde la superficie 2a se proporciona un pistón 5. Una ranura 3a proporcionada en el disco obturador 3 está dimensionada y configurada para permitir el paso del álabe a través de la misma. La rotación del disco obturador 3 se engrana al rotor por medio de un conjunto de transmisión (no se muestra) que comprende un engranaje que se dispone para asegurar que la sincronización del rotor permanece en sincronía con el disco obturador.

En el uso del dispositivo, una superficie circunferencial 30 del disco obturador se orienta hacia la superficie 2a del rotor para proporcionar un sello entre las mismas, y así permitir que el disco obturador sirva funcionalmente como una división dentro del espacio anular de cilindro.

La geometría de la superficie 2a del rotor está gobernada por la superficie circunferencial curvada del disco obturador giratorio. Dado que el disco (preferentemente) penetra/interseca sólo un lado de la cámara (anular), los ejes del disco y el rotor generalmente no se intersecan.

El rotor y el estator están configurados para proporcionar al espacio anular de cilindro un puerto de entrada y un puerto de salida (no se hace referencia) para el fluido en particular.

El rotor 2 comprende además una porción 2b que se extiende hacia atrás, que se localiza en la parte posterior del espacio de cilindro. La porción posterior 2b puede pensarse como un eje, que se dispone para transmitir torque hacia o desde el rotor, durante su uso.

Como se describirá a continuación, un sello separa los cojinetes del rotor en el lado de la cámara. Esto puede servir para separar el lubricante para cojinetes del fluido de trabajo (por ejemplo, aire) o el lubricante para cojinetes del propio rotor o el fluido de trabajo (posiblemente gas corrosivo) de los cojinetes, y las siguientes modalidades describen una manera ventajosa de disponer el sello y el cojinete.

En la descripción específica de las modalidades que siguen, se usan los mismos números de referencia cuando se hace referencia a la misma o sustancialmente el mismo elemento, o elemento equivalente (desde una perspectiva funcional y/o estructural).

Con referencia ahora a la Figura 3, se muestra una vista en sección transversal parcial de un dispositivo de cilindro y pistón rotativo, que comprende un sello de fluido o lubricante 10 y un cojinete 2o, que monta de manera rotativa el rotor 2 en el estator 4, y que se puede decir que ocupa una región de interfaz entre el rotor 2 y el estator 4. Como puede verse, el sello 10 se localiza en una posición radialmente más externa en comparación con el cojinete 20, que se localiza radialmente hacia dentro, ambas posiciones radiales determinadas con respecto a un eje de rotación A-A del rotor 2. Esta característica general de compensación, separación u holgura en sentido radial entre el cojinete 20 y el sello 10 es común a las modalidades que siguen, y todas sirven para ilustrar algunas de las formas en las que este principio puede realizarse de manera beneficiosa.

El dispositivo comprende además una pared anular 30 que se localiza en la parte posterior del espacio de cilindro 100. La pared anular 30 proporciona una base o superficie sobre la que se localiza el sello 10, o una superficie con la cual o sobre la cual actúa el sello, y también está separada radialmente del cojinete. Se apreciará que el sello 10 tiene una forma sustancialmente anular o circular. Si bien se pretende principalmente que la pared anular 30 esté formada integralmente con el rotor en el momento de la fabricación, en algunas modalidades, puede ser un componente separado que se fija a la (porción principal) del rotor durante un proceso de ensamblaje posterior a la fabricación (y en relación con la cual una de las modalidades que siguen se refiere).

Además, en relación con la modalidad mostrada en la Figura 3, se puede ver que la pared anular 30 se extiende desde una porción posterior 12 del rotor.

La configuración contorneada y tortuosa de un espacio 40, que se define entre el rotor y el estator, es de manera que añade un sellado adicional o control de fluido entre el cojinete 20 y el sello de fluido 10. Parte del espacio 40 está definido por la formación 30. El espacio sirve ventajosamente para minimizar el fluido que se mueve o fluye hacia el sello 10. Se apreciará que el propósito principal del sello 10 es evitar la entrada o el paso de fluido al espacio 50, que puede estar lleno de aire u otro fluido de trabajo, y que se encuentra en un lado opuesto del sello 10. Tanto el sello 10 como el cojinete 20 están en comunicación con el espacio intermedio 40.

Como se muestra en la línea de trazos en la Figura 3, existe al menos una superposición axial parcial entre el sello 10 y el cojinete 20, y de hecho una superposición axial entre una porción del espacio 40 y el cojinete 20.

La Figura 3a muestra una modalidad variante a la de la Figura 3, en la que se incluye un elemento adicional de restricción de fluido 10a en el espacio 40. La restricción puede comprender un sello de fluido o un protector de aceite.

Ahora se hace referencia a la Figura 4 que se proporciona un sello más corto (en una dirección axial) 110. El sello 110 podría reposicionarse completamente en sentido axial lejos de la cámara de trabajo (izquierda en la Figura 4) para que no se superponga axialmente al cojinete 20, sino que sobresalga sustancialmente (con respecto al cojinete) y proporciona una trayectoria hacia el espacio que se superpone al cojinete.

Ahora se hace referencia a las Figuras 5 y 6 en las que lo que puede denominarse una región intermedia comprende el espacio 40 así como también una subcámara de recogida de fluido 45 que está en parte definida por una ranura curva o perfilada como se ve en las vistas en sección transversal de Figuras 5 y 6, formadas en el estator. También debe señalarse que en la Figura 5 el sello de fluido 110 está ahora colocado axialmente hacia adelante (con respecto a la modalidad descrita anteriormente y hacia la cámara de trabajo 100) de manera que la superficie radialmente externa o la base de la pared anular 130 esté libre del sello de fluido 110. El cojinete 20 y el sello 110 están localizados con respecto a diferentes posiciones a lo largo del eje A-A. La base 130, la trayectoria 40 y el espacio 45, (al menos en parte) se superponen axialmente al cojinete. Esos elementos que se superponen axialmente podrían considerarse como partes del sistema de sellado o disposición de sellado general.

En la modalidad variante pero relacionada mostrada en la Figura 6, ésta incluye una pared anular 230 que está proporcionada con un elemento de reborde o pestaña 35. El elemento 35 sirve como deflector, eslingador, anillo de aceite para dirigir/distribuir el aceite en el rebaje de la ranura curvada o perfilada 45. El rebaje, o subcámara 45, puede considerarse como parte del espacio intermedio 40. Se apreciará que el reborde de la pestaña 35 puede ser, durante el ensamblaje del pistón rotativo y del dispositivo de cilindro, un componente separado que se une al rotor durante el ensamblaje.

Las Figuras 6a a 6d muestran modalidades adicionales que incluyen un sello laberíntico. En la Figura 6a, el sello laberíntico 110a se forma como parte integral del estator 4. En la Figura 6b, un sello laberíntico 110b se forma como parte integral del rotor 2. En la Figura 6c, se proporciona un sello laberíntico 110c como un componente separado que se asegura al rotor 2, y en la Figura 6d, un sello laberíntico 110d es un componente separado que se asegura al estator 4. Se debe señalar que en todas las Figuras 6a a 6d, el sello laberíntico está desplazado axialmente del cojinete 20. Sin embargo, parte de la pared /base anular 230, y parte del espacio intermedio, sobresale del cojinete.

Volviendo a la Figura 7, en esta modalidad se muestran dos sellos de fluido 10 y 15. El sello 10 puede ser un sello de lubricante, tal como un sello de aceite, y está separado por un espacio intermedio 40a de un fluido de trabajo o sello de aire 15.Esto sirve para mejorar aún más la separación deseada de lubricante del fluido de trabajo o aire a lo largo de la región de interfaz del dispositivo. El sello de fluido 10 se localiza en la superficie, es decir, la base radialmente exterior de la pared anular 30.

En la modalidad mostrada en la Figura 8, el sello anular 230 se proporciona con una pestaña o reborde, que sirve como deflector de aceite durante su uso en su extremo posterior.

La Figura 9 muestra una modalidad que, conceptualmente similar a la modalidad descrita anteriormente, comprende dos sellos de fluido, 10 y 15, que pueden ser un sello de aceite y un sello de aire respectivamente, con un espacio intermedio 40a que separa los dos sellos.

Con referencia a la Figura 10, se muestra de nuevo una modalidad en la que se emplean dos sellos de fluido, 10 y 15, separados por un espacio intermedio 40a. En este caso, el espacio 40a se dispone para formar un conducto tortuoso que ayuda por lo tanto a inhibir o prevenir la entrada de aceite hacia el sello de aire 15.

Volviendo a la modalidad mostrada en la Figura 11, ésta puede verse como un híbrido de algunas de las modalidades descritas anteriormente que, como puede verse, incluye dos sellos de fluido 10 y 15 dispuestos en serie y separados por un espacio intermedio 40a. El espacio intermedio 40a y el espacio intermedio 40, ambos dispuestos para tener un conducto tortuoso y con relación a cada uno y asociado con cada uno del sello de aceite 10 y el sello de aire 15, se proporciona una subcámara de recogida de fluido 45. Se verá en la Figura 11 que la extensión de esta subcámara está posicionada más radialmente hacia fuera que la posición radial correspondiente de su sello asociado. Esto nuevamente ayuda a minimizar cualquier entrada o transgresión de fluido hacia o desde el espacio 50.

Se hace referencia a las Figuras 12 y 13 en las que, en ambos casos, el espacio intermedio 40 se dispone sustancialmente de manera radial al igual que el sello de aceite 110. Sin embargo, el espacio de aire 50 de cada uno difiere en que el espacio de aire mostrado en la Figura 12 comprende una disposición contorneada o tortuosa del espacio que comprende la parte 50a que está adyacente al lado opuesto del sello de aceite 110. Mientras que en la Figura 13 el espacio de aire 50 no incluye tal configuración que se extiende axialmente y más bien se dispone radialmente y adyacente al sello de aceite 110. Como puede verse, tanto el espacio intermedio como el sello se superponen parcialmente de manera axial al cojinete.

La Figura 14 muestra aún una modalidad adicional en la que el espacio intermedio permite una curvatura más suave (en sección transversal) en la superficie delimitadora del rotor, que puede describirse como una ranura curva, que reduce las concentraciones de tensión en la misma, aumentando la vida de fatiga de la pieza. Esta modalidad también incluye una formación anular/cilíndrica 4c del rotor que se localiza radialmente hacia fuera del cojinete 20.

En la Figura 15 se muestra una modalidad en la que el elemento de pared anular lo proporciona un componente 530. Este componente 530 es un componente separado del rotor en el momento de la fabricación y durante un proceso de ensamblaje se une a la porción 12 del rotor. Esto puede facilitar la fabricación del rotor. El componente 530 incluye elementos y formación que permiten su localización en el rotor y se puede asegurar en su lugar mediante una sujeción adecuada, para que pueda cooperar y engancharse con una porción de la parte 12, que puede ser un hombro formado, del rotor.

La Figura 16 muestra una modalidad que ilustra un ejemplo de la presencia de un drenaje o salida 150 a la cámara de recogida de aceite 45. Los respiraderos, tales como los respiraderos de aire, también se pueden incorporar de una manera similar en cualquiera de las modalidades anteriores, tal como entre los sellos de aire y aceite.

Ventajosamente, con respecto a las modalidades descritas anteriormente, al disponer el sello y los elementos de cojinete separados entre sí en un sentido radial, permite que el cojinete se posicione más cerca de (el lado de) la cámara de trabajo 100, en una dirección axial. Esto se logra mediante la presencia de la formación anular del rotor, que convenientemente proporciona una base o superficie para el sello, además de ayudar a definir el espacio entre el rotor y el estator, que define un conducto tortuoso entre el cojinete y el sello. En los dispositivos de la técnica anterior, el cojinete y el sello están típicamente separados axialmente a lo largo del eje, en una dirección axial, sustancialmente en la misma posición radial desde el eje de rotación. En las modalidades anteriores, se ha observado que puede resultar sustancialmente beneficioso colocar al menos uno o más de los cojinetes entre el rotor y el estator tan cerca axialmente de la cámara de trabajo como sea posible. Esta nueva disposición reduce ventajosamente las cargas de los cojinetes.

Además, las modalidades descritas anteriormente son disposiciones novedosas en las que el cojinete y el sello están separados, al menos en parte, en una dirección radial y en los que en algunos casos parte del sistema de sellado sobresale del cojinete o de un sello adicional. Esto puede facilitar o evitar los desafíos de mecanizado y fabricación (en términos de acceso/ensamblaje de la máquina herramienta, etc.) sobre la disposición tradicional, además de la ventaja de reducir las cargas de los cojinetes.

Relacionado con esto, y quizás visto desde una perspectiva diferente, es que el elemento de pared anular permite un aumento en el área de sellado disponible, sin que esto tenga como resultado tener que localizar el cojinete más lejos de la cámara, y las desventajas que resultarían de eso.

Se hace referencia a la Figura 17, que muestra un tipo diferente de dispositivo de cilindro y pistón rotativo 600, que incorpora otro tipo de disposición de cojinete y sellado como se describe anteriormente. El dispositivo 600 comprende un rotor, que comprende una superficie de rotor 602a, un estator 4a y 4b, un obturador giratorio 603, un pistón (no se ilustra) que se extiende desde la superficie del rotor, la superficie del rotor y el estator que definen juntos una cámara de trabajo anular 650, y el pistón, durante su uso, dispuesto para girar, a través de la cámara anular. Se proporciona una ranura o abertura 603a en el obturador 603. Una característica de este tipo de dispositivo es que la superficie del rotor 602a se dirige generalmente hacia fuera alrededor del eje del rotor del rotor 602. Además, la superficie del rotor podría denominarse como que está orientada en una pendiente con respecto a un plano sustancialmente perpendicular al eje de rotación del rotor, cuyo plano se extiende a través de una región media del rotor. superficie del rotor, y la superficie del rotor se dirige generalmente opuesta al eje de rotación del rotor, o con respecto al eje de rotación del rotor. El dispositivo 600 comprende dos disposiciones de cojinetes separados axialmente 620 para permitir la rotación del rotor soportado por el estator. Una de las disposiciones de cojinetes 620 está proporcionada con un sello asociado 610. Como se puede ver en la Figura 17, el sello 610 está separado radialmente hacia fuera del cojinete 620. El rotor 602 comprende una pared/formación anular/cilíndrica 630, que se extiende axialmente. La pared 630 proporciona una base o superficie sobre la cual el sello 610 puede montarse o puede actuar junto con él. Se podría decir que la pared 630 se extiende hacia atrás (del rotor). El dispositivo 600 comprende además un puerto 608, incorporado en el estator.

Se hace referencia a la Figura 18, que muestra otro tipo de dispositivo de cilindro y pistón rotativo 700, que comprende un rotor 702, que comprende una superficie de rotor 702a, un estator 4a y 4b, un obturador giratorio 703, un pistón (no se ilustra) que se extiende desde la superficie del rotor, la superficie del rotor y el estator que definen juntos una cámara de trabajo anular 750, y el pistón, durante su uso, dispuesto para girar, a través de la cámara anular. Se proporciona una ranura o abertura 703a en el obturador 703. Una característica de este tipo de dispositivo es que la superficie del rotor 702a está dirigida generalmente hacia fuera alrededor del eje del rotor del rotor 702. Además, se podría decir que la superficie del rotor está orientada ortogonalmente con respecto a un plano sustancialmente perpendicular al eje de rotación del rotor, cuyo plano se extiende a través de una región media de la superficie del rotor, y la superficie del rotor se dirige generalmente hacia fuera desde el eje de rotación de la rotación del rotor, o con respecto al eje de rotación del rotor. La superficie del rotor 702a puede describirse como sustancialmente con forma de diábolo, en la que el perfil cóncavo de la superficie del rotor gira alrededor del eje de rotación del rotor. El dispositivo 700 comprende dos disposiciones de cojinetes separados axialmente 720 para permitir la rotación del rotor soportado por el estator. Una de las disposiciones de cojinetes 720 está proporcionada con un sello asociado 710. Como puede verse en la Figura 17, el sello 710 está separado radialmente hacia fuera del cojinete 720. El rotor 702 comprende una pared/formación anular/cilíndrica 730, que se extiende axialmente. La pared 730 proporciona una base o superficie sobre la cual el sello 710 puede montarse o puede actuar junto con él. Se podría decir que la pared 730 se extiende hacia atrás (del rotor).

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un dispositivo de cilindro y pistón rotativo que comprende un rotor, un estator (4) y un obturador giratorio (3), el rotor (2) que comprende un pistón (5) que se extiende desde el rotor hasta una cámara de trabajo, el rotor y el estator que definen juntos una cámara de trabajo (100), el obturador dispuesto para extenderse a través de la cámara de trabajo y que forma una división en la misma, y el obturador que comprende una ranura (3a) que permite el paso del pistón a través de la misma,

   un cojinete (20) que monta el rotor con relación al estator,

   el rotor que comprende una formación (12; 30) que se extiende sustancialmente axial lejos de la cámara, caracterizado porque la formación está radialmente hacia fuera del cojinete y se extiende alrededor del eje de rotación, y la formación comprende una superficie que al menos en parte define un espacio entre el rotor y el estator, y al menos parte de ese espacio y/o la formación se superpone en una dirección axial con el cojinete.

   2. Un dispositivo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la formación (12;

   30) comprende una formación anular o cilíndrica.

   3. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 2, en el que la formación anular o cilíndrica (12; 30) se proporciona hacia atrás de la cámara.

   4. Un dispositivo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la formación anular o cilíndrica (12; 30) comprende una base.

   5. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 4, en el que la base proporciona una superficie de localización para un sello, o una superficie que sirve para actuar con el sello.

   6. Un dispositivo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la formación anular o cilíndrica (12; 30) comprende una pestaña o un reborde.

   7. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 6 en el que la formación anular o cilíndrica (12; 30) comprende una porción que, durante su uso, es operativa para que sirva como deflector de lubricante o distribuidor de lubricante.

   8. Un dispositivo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende una cámara o espacio de recogida de lubricante (45), que está definido al menos en parte por una ranura o canal anular, que se extiende alrededor del eje de rotación.

   9. Un dispositivo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un sello de fluido (10) dispuesto en comunicación con el espacio (45).

   10. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 9, en el que el sello (10) está localizado hacia fuera con respecto al eje de rotación y separado del cojinete en una dirección desde el eje.

   11. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 9 o la reivindicación 10, en el que el sello (10) está sustancialmente en su totalidad, desplazado del cojinete en un sentido radial con relación al eje de rotación del rotor (2).

   12. Un dispositivo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el cojinete (20) se dispone en comunicación con el espacio (45).

   13. Un dispositivo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el espacio (45) se dispone para contener un lubricante.

   14. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 9, en el que el sello (10) y el cojinete (20) se localizan hacia atrás, detrás o hacia un lado, visto en sección transversal axial, de la cámara de trabajo (100).

   15. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 9, en el que el sello (10) y el cojinete (20) se localizan, al menos en parte, en diferentes posiciones axiales o regiones con relación a la extensión del eje de rotación del rotor (2).

   16. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 9, que comprende múltiples sellos (10).

   17. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 9, en el que el sello (10) se dispone para mantener sustancialmente una barrera aceite-aire.

   18. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 9, en el que un espacio intermedio (40) comprende un sello laberíntico (110a).

   19. Un dispositivo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el espacio (45) está definido al menos en parte por una ranura anular.

   20. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 9, en el que el cojinete (20) y el sello (10) se localizan entre las superficies opuestas del rotor (2) y el estator (4).