ES2833939T3 - Bomba portátil - Google Patents

Abstract

Bomba portátil (100) que incluye: un motor eléctrico (104) que tiene un eje de accionamiento (106), estando el eje de accionamiento (106) conectado a un conjunto de engranajes (108) para accionar una disposición (110) de compresor de aire alternativo de un solo pistón; incluyendo la disposición (110) de compresor de aire alternativo: un cigüeñal (120) que acciona una biela (112) y un pistón (114) en el interior de un cilindro (116), teniendo la biela (112) un primer extremo y un segundo extremo, estando dicho primer extremo de la biela (112) conectado al cigüeñal (120) y dicho segundo extremo de la biela 10 (112) conectado al pistón (114) para accionar el pistón (114) en el cilindro (116) y proporcionar compresión; incluyendo dicho pistón (114) una disposición de estanqueidad (114A, 114B, 210); y donde el segundo extremo de la biela (112) está conectado al pistón (114) por medio de un pasador (202); una unidad (122) de control en comunicación eléctrica con el motor eléctrico (104) y la disposición (110) de compresor de aire para controlar el funcionamiento de la bomba portátil (100); una fuente de alimentación (102) en comunicación eléctrica con la unidad (122) de control para suministrar alimentación a la unidad (122) de control y al motor eléctrico (104), donde la fuente de alimentación (102) es una batería recargable; el motor eléctrico (104), el conjunto de engranajes (108), la disposición (110) de compresor de aire alternativo, la unidad (122) de control y la fuente de alimentación (102), están contenidos en el interior de un alojamiento común (126); y una salida (124) conectada a la disposición (110) de compresor de aire alternativo de forma que se acopla con el objeto a ser hinchado; donde el alojamiento (126) está fabricado de un material muy conductivo térmicamente, y el alojamiento (126) está en contacto con una parte de la disposición (110) de compresor de aire actuando de este modo como un disipador de calor para el calor generado en la disposición (110) de compresor de aire.

Description

DESCRIPCIÓN

Bomba portátil

Sector técnico

La presente invención se refiere a una bomba portátil manualmente y, en concreto, a una bomba para llenar objetos con gases tales como aire.

Estado de la técnica anterior

Las bombas que son utilizadas para llenar objetos a alta presión incorporan habitualmente compresores de aire alternativos. Estos tipos de compresores suelen ser grandes y de un peso considerable, y requieren una fuente de alimentación externa. Esto, a su vez, hace que dichas bombas sean difíciles de transportar y menos útiles si no se dispone fácilmente de una fuente de alimentación externa.

Mientras que algunas bombas pueden obtener alimentación exterior a través de una fuente de alimentación de CC o de CA (por ejemplo, de un enchufe de pared o de la batería de un automóvil), estos compresores siguen siendo bastante voluminosos y pesan más de 1,5 kilogramos y por consiguiente no son particularmente portátiles.

Los problemas anteriores se agravan para ciclistas que requieren portabilidad, que pueden o no tener acceso a una fuente de alimentación y les preocupa asimismo el peso de la bomba. Aunque algunos ciclistas utilizan botes de dióxido de carbono (conocidos como infladores de CO²), estos botes tienen algunos inconvenientes, y están previstos para una única utilización. Otro problema es que estos se enfrían mucho durante la utilización y pueden exponer al usuario a potenciales quemaduras. Por otra parte, las bombas manuales tradicionales son ligeras, pero son lentas en su utilización dado que se precisa una gran cantidad de tiempo para hinchar un neumático. Asimismo, es difícil conseguir presiones superiores a 80 psi (5,52 bar) utilizando las bombas portátiles manualmente que están diseñadas para ser montadas en el cuadro de la bicicleta.

Aunque existen algunas bombas portátiles de aire alimentadas con batería, estas tienden a ser de un tamaño relativamente grande, de un peso substancial y están diseñadas para ser autónomas. Existe una dificultad inherente para proporcionar un mecanismo de bombeo que sea pequeño, alimentado por batería, portátil manualmente, y capaz de proporcionar presión suficiente para llenar un objeto, mientras que a la vez disipe el calor generado durante el proceso de compresión de aire. Las bombas portátiles disponibles actualmente tienen grandes áreas superficiales y a menudo utilizan voluminosos disipadores de calor para disipar el calor. El calor tiene que ser disipado durante el proceso de compresión ya que en otro caso la eficiencia del compresor se reduce, produciendo asimismo efectos perjudiciales en las juntas estancas situadas en el interior del compresor. Sin embargo, este proceso de disipación del calor hace que sea muy difícil diseñar una bomba portátil manualmente, debido al calor transferido de la bomba a la mano del usuario durante la utilización.

Por tanto, sería deseable dar a conocer una bomba que mejore o que por lo menos disminuya los problemas anteriores o proporcione alternativas.

Antes de pasar a un resumen de la presente invención, se apreciará que la descripción de la técnica anterior a la invención se incluye para explicar el contexto de la invención. Esto no debe ser tomado como una adición dado que el material de referencia está publicado, es conocido o forma parte del conocimiento general. La Patente US 5370504 A da a conocer un par de pistones dirigidos en sentidos opuestos, montados de forma alternativa en un cilindro, estando el cilindro formado unilateralmente con, y encapsulado en el interior de un depósito para recibir aire comprimido y teniendo una abertura de evacuación en cada extremo y una válvula para controlar el flujo del aire al interior del depósito. Cada pistón tiene una cabeza con una abertura y una válvula unidireccional para controlar el flujo del aire al interior del cilindro. Una entrada de aire al cilindro está situada entre las cabezas del pistón. Un motor tiene un eje de accionamiento que se extiende a través de la entrada de aire y una transmisión conectada a los pistones acciona los pistones de forma sincronizada en carreras opuestas alternativas. La Patente US 4715787 A da a conocer un compresor de aire coaxial, de dos cilindros, más concretamente un compresor de aire capaz de evacuación de aire y alimentación de aire continuas, que tiene un cilindro dispuesto en cada extremo de un bastidor principal; en la parte inferior del bastidor principal se extiende una conexión que sirve para desplazar los pistones en ambos cilindros, porque mediante la disposición de un pasador en el cigüeñal ambos están dispuestos por medio de una articulación con el lado del eje de un cárter, de modo que se facilita el acoplamiento del motor en la parte superior del bastidor principal con los engranajes de reducción en el lado superior de la palanca del eje por medio de engranajes de transmisión en el centro del eje, disponiendo de este modo el cárter para rotación, de modo que ambos cilindros pueden evacuar dicho aire de manera continua. La Patente WO 2010/001427 A1 da a conocer un grupo compresor portátil para el suministro de aire comprimido a un dispositivo nebulizador, tal como una cámara nebulizadora, que comprende una bomba con un motor correspondiente que están conectados en forma de L y alojados en un cuerpo o armazón. Este cuerpo o armazón tiene como mínimo un sector para aceptar un paquete de baterías, y una tarjeta electrónica de gestión de la energía para alimentar el motor del compresor y de este modo el paquete de baterías está adyacente al compresor, preferentemente en paralelo con dicho motor. La Patente US 2005/047947 A1 da a conocer un compresor compacto que incluye una o varias cabezas, estando configurada cada una de las cabezas del compresor, como mínimo con una de las válvulas de admisión y escape incorporadas en la cabeza del pistón, teniendo asimismo el compresor compacto un cilindro con una masa reducida, un área de mayor superficie y un contacto de metal a metal con el alojamiento para una mayor disipación del calor generado por el compresor. La Patente US 2015/322935 A1 da a conocer un inflador eléctrico que tiene un armazón cilíndrico, una bomba eléctrica de ventilación, un conjunto de iluminación, una base para la célula y un conjunto de un conmutador. El armazón cilíndrico tiene un tubo, una cubierta frontal y una cubierta posterior. La bomba eléctrica de ventilación está montada en el tubo cerca de la cubierta frontal y tiene una salida de gas situada en el tubo. El conjunto de iluminación está montado en el tubo hacia la cubierta frontal. La base de células está montada en el tubo detrás de la bomba eléctrica de ventilación. La base de células tiene como mínimo una célula. El conjunto de conmutación está montado en el tubo y está conectado eléctricamente a la base de células, a la bomba eléctrica de ventilación y al conjunto de iluminación. La Patente US 6439 104 B1 da a conocer una bomba de aire de pequeño tamaño en la que un motor es accionado para activar una sección de bombeo, de modo que lleva a cabo una operación de aspiración predeterminada; comprendiendo la bomba de aire un engranaje sinfín dispuesto en el eje de salida del motor; una rueda sinfín dispuesta entre el motor y la sección de bombeo, engranando con el engranaje sinfín; un engranaje más pequeño dispuesto coaxialmente con la rueda sinfín; un engranaje más grande, dispuesto en una posición mantenida entre el motor y la sección de bombeo, engranando con el engranaje pequeño; y un elemento de accionamiento que tiene un extremo conectado de forma pivotante con la periferia de una parte plana del engranaje más grande y el otro extremo conectado a la parte extrema de un pistón de la sección de bombeo. La Patente US 2001/022939 A1 da a conocer un compresor eléctrico que incluye un mecanismo de compresión, un motor eléctrico y un alojamiento. El mecanismo de compresión aspira, comprime y descarga gas refrigerante. El motor eléctrico acciona el mecanismo de compresión. El alojamiento aloja el mecanismo de compresión y el motor eléctrico. Un disipador de calor se extiende desde el alojamiento. Un inversor está situado en el alojamiento. El inversor acciona el motor eléctrico. Un disipador de calor enfría el inversor. El disipador de calor es enfriado por medio del gas refrigerante. Por consiguiente, se reduce el calor generado por el inversor.

Características de la invención

La presente invención mejora planteamientos anteriores ya que su diseño ha sido optimizado para su utilización como un dispositivo portátil, sostenible a mano. La bomba de la presente invención es suficientemente pequeña para caber en la mano de un usuario, pero es suficientemente potente para hinchar un cierto número de diferentes tipos de objetos incluyendo, por ejemplo, un clásico neumático de una bicicleta de carreras hasta 120 psi (8,28 bar) en menos de 1 minuto, pesando sin embargo menos de 350 gramos. Ventajosamente, el tamaño de la bomba permite que sea colocada en una bolsa en el asiento o en el cuadro de la bicicleta, colocada en la mochila del usuario, o en el interior de la guantera de un automóvil sin perjuicio para el usuario.

Según un primer aspecto, la presente invención da a conocer una bomba portátil tal como se define por medio de las reivindicaciones.

La disposición permite reducir la longitud de la biela mientras que las juntas estancas del pistón mantienen un contacto suficiente con las paredes del cilindro durante su recorrido arriba y abajo del cilindro.

Preferentemente, el pistón incluye además una disposición de estanqueidad que incluye una junta estanca de compresión superior y una junta estanca de estabilización inferior. La junta estanca de compresión superior actúa como una junta estanca de compresión y asegura que el aire comprimido permanezca por encima de la parte superior del pistón, y la junta estanca de estabilización inferior estabiliza el pistón. Esta disposición asegura que ninguna parte del pistón entre en contacto con las paredes del cilindro. Ventajosamente, esto permite que el cilindro sea fabricado de materiales blandos, ligeros, tales como de aleaciones de aluminio o de magnesio (al contrario de los aceros al carbono, de los aceros de baja aleación o de otros materiales que contienen hierro) reduciendo de este modo en gran manera el peso del compresor. El diseño asimismo es más tolerante a las variaciones dimensionales del pistón, permitiendo de este modo utilizar procedimientos de fabricación más económicos tales como moldeo. Asimismo, la disposición de las juntas estancas del pistón no precisa lubricación; por lo tanto, el compresor puede funcionar sin un baño de aceite. La disposición de estanqueidad puede incorporar juntas estancas que tengan forma de vaso, forma cilíndrica o pueden incluir una disposición de junta tórica con variantes en las secciones transversales, en combinación con el pistón.

Preferentemente, la biela tiene una longitud L y el ángulo de carrera tiene un valor 8, variando la longitud L de 20 a 30 mm y variando el ángulo de carrera correspondiente de 10 a 20 grados.

Preferentemente, el motor eléctrico es un motor de CC, sin escobillas, a diferencia de los motores de CC con escobillas que se encuentran habitualmente en las bombas de aire típicas. Ventajosamente, los motores de CC sin escobillas tienen una relación de par a peso mucho mayor en comparación con los motores de CC convencionales con escobillas, permitiendo por consiguiente utilizar un motor de menor tamaño (y por tanto más ligero) pero que sigue proporcionando un par suficiente para accionar el compresor.

Preferentemente, el alojamiento está fabricado de un material de alta resistencia, tal como aluminio. El alojamiento actúa como un disipador de calor, extrayendo el calor del compresor mediante conducción. Esta disposición añade un peso despreciable al compresor, mientras que incrementa el tiempo de funcionamiento del compresor y el ciclo de trabajo. La utilización de un material de alta resistencia tal como aluminio, a diferencia de los materiales de baja resistencia tales como plásticos, permite que el alojamiento sea fabricado con paredes delgadas, reduciendo de este modo el tamaño global de la bomba. Un material tal como aluminio tiene asimismo propiedades superiores de resistencia a la fatiga en comparación con los materiales plásticos, lo que significa que el alojamiento tiene menos probabilidades de agrietarse durante una utilización prolongada.

Preferentemente, la bomba incluye un sensor de temperatura y un sensor de presión que están conectados eléctricamente a la unidad de control. La unidad de control monitoriza la temperatura y la presión del compresor y desconecta la alimentación al compresor en caso de que se supere un valor predeterminado de temperatura o de presión. La utilización de un sensor de temperatura y de presión asegura una utilización segura de la bomba, lo que es importante si se considera que es un dispositivo portátil manualmente.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista lateral esquemática de la bomba portátil según la presente invención;

La figura 2a es un diagrama esquemático que muestra la disposición de la biela, del pistón y de la disposición de estanqueidad según la invención;

La figura 2b es un diagrama esquemático que muestra la disposición de la biela, del pistón y de una disposición de estanqueidad alternativa según la invención;

La figura 3 es un diagrama esquemático, en perspectiva, de la bomba portátil de la figura 1; y

La figura 4 es un diagrama esquemático que muestra una configuración alternativa de la bomba portátil de la presente invención.

Descripción detallada

La figura 1 es una vista lateral esquemática de una bomba portátil 100 según la presente invención. La bomba portátil 100 incluye una fuente de alimentación 102, un motor eléctrico 104 que tiene un eje de accionamiento 106 que está conectado a un conjunto de engranajes 108 que acciona un compresor de aire alternativo 110. Está dispuesta una unidad 122 de control que está en comunicación eléctrica con el motor eléctrico 104 y la fuente de alimentación 102. La unidad 122 de control toma asimismo lecturas de temperatura y presión del compresor a través de sensores situados en el compresor 118. La fuente de alimentación 102, el motor eléctrico 104, el eje de accionamiento 106, el conjunto de engranajes 108, el compresor de aire alternativo 110 y la unidad 122 de control están todos contenidos en el interior de un alojamiento 126.

La unidad 122 de control puede ser una placa de circuito impreso que está compuesta por un conjunto de circuitos de control que gestiona entradas de usuario a la vez que monitoriza la presión del aire comprimido en el compresor de aire alternativo 110 junto con la temperatura del compresor de aire alternativo 110. La unidad 122 de control controla también el motor eléctrico 104 mediante un conjunto de circuitos que conectan y desconectan el motor cuando lo indica el usuario. La bomba portátil 100 incluye asimismo preferentemente control 130 de conmutador de alimentación para conectar y desconectar la bomba portátil 100, una pantalla 132 para visualizar la presión actual del objeto a llenar y o la situación actual de la bomba portátil 100. Asimismo, está dispuesto un conmutador adicional 134 que puede ser utilizado para accionar de hecho la bomba, de modo que cuando el conmutador adicional 134 no está conectado, la bomba 100 deja de funcionar.

El compresor de aire alternativo 110 incluye un cierto número de componentes que permiten que la bomba portátil 100 sea de un tamaño transportable. El compresor de aire alternativo 110 incluye un cilindro 116, así como un pistón 114 conectado a una biela 112 que está conectada a un cigüeñal 120 que es accionado por medio del conjunto de engranajes 108. El pistón 114 incluye además preferentemente una junta estanca de compresión superior 114A y una junta estanca de estabilización inferior 114B. El compresor de aire alternativo 110 incluye asimismo una cabeza 118 que contiene un sensor de temperatura 118A y un sensor de presión 118B que suministra datos de temperatura y presión desde la cabeza 118 a la unidad 122 de control.

En funcionamiento, la bomba portátil 100 es encendida por un usuario por medio del conmutador 130. Una vez encendida, una indicación de la presión medida por un sensor 118B en la cabeza 118 del compresor es presentada al usuario mediante la pantalla 132. De esta manera, el usuario puede determinar inmediatamente a qué presión está realmente el objeto a llenar. A continuación, la bomba 100 puede ser activada por el usuario a través del conmutador 134, de tal modo que cuando el conmutador 134 es accionado, empieza a funcionar el motor eléctrico 104 que, a su vez, hace girar el eje de accionamiento 106 y a continuación el conjunto de engranajes 108, el cigüeñal 120 y la biela 112 que a su vez acciona el pistón 114 situado en el interior del cilindro 116. Unas válvulas unidireccionales (no mostradas) situadas en la superficie superior del pistón 114 así como en el interior de la cabeza 118 del compresor, aseguran que el aire es comprimido en el interior del cilindro 116 y obligado a salir a través de la salida 124 por medio de la manguera de alta presión 125. Este proceso se realiza muchas veces por segundo a medida que el pistón 114 se desplaza arriba y abajo en el interior del cilindro 116.

De manera ventajosa, la disposición de la bomba portátil 100 de la presente invención es de dimensiones pequeñas debido a la disposición de la biela 112 y el pistón 114. En los compresores de aire habituales está dispuesta una biela de una sola pieza y un pistón, de tal modo que no existe ningún punto a cuyo alrededor el pistón 114 pueda pivotar sobre la biela 112. Esto tiene como resultado esta disposición que requiere que el pistón 114 se apoye de lado a lado cuando el cojinete excéntrico sobre el cigüeñal 120 desplaza el pistón 114 arriba y abajo. Estas disposiciones tienen habitualmente una junta estanca deformable situada en la parte superior del pistón 114 de modo que mantiene contacto con las paredes del cilindro e impide fugas de aire. Las juntas estancas de este tipo están fabricadas normalmente de politetrafluoretileno (PTFE, asimismo conocido como Teflon®), en forma de copa e incluyen aditivos tales como bronce para proporcionar una lubricación suficiente a la junta estanca de modo que no precisa lubricación adicional tal como con aceite. Esta disposición concreta es utilizada en la mayoría de las bombas portátiles existentes debido a que no requiere un baño de aceite, así como por su simplicidad, facilidad de fabricación y bajo coste.

Un inconveniente de esta disposición es que existen limitaciones dimensionales sobre la longitud de la biela 112. Si la longitud de la biela 112 es demasiado pequeña, el ángulo de la carrera resulta demasiado grande y la junta estanca no puede mantener un buen contacto con la pared del cilindro durante cada carrera. De este modo, por necesidad, la longitud de la biela 112 tiene que ser considerable y esto afecta a las dimensiones de la bomba.

Otras disposiciones utilizan una biela de dos piezas y un pistón, pero esto requiere una disposición de estanqueidad compleja que incluye uno o varios anillos de compresión y un anillo de engrase. Los anillos de compresión mantienen la compresión del aire por encima del pistón y el anillo de engrase mantiene el aceite lubricante alejado del aire comprimido. Esta disposición es costosa, compleja de fabricar y de montar y requiere un baño de aceite para mantener la lubricación.

La figura 2a es un diagrama esquemático 200 del compresor de aire alternativo 110 que tiene una biela 112, un pistón 114 y un cilindro 116 del compresor de aire alternativo 110 según la figura 1. La biela 112 incluye un primer extremo 112A y un segundo extremo 112B. El primer extremo 112A está conectado al cigüeñal 120 y el segundo extremo 112B está conectado al pistón 114 por medio de un pasador 202. La distancia entre el primer extremo 112A de la biela 112 y el segundo extremo 112B de la biela 112 es la longitud L de la biela 112. La biela 112 se desplaza con un movimiento circular cuando el pistón 114 se desplaza arriba y abajo del cilindro 116 y el ángulo con el que la biela 112 se mueve es conocido como el ángulo de carrera 8. Está dispuesta una disposición de estanqueidad en forma de una junta estanca de compresión superior 114A y una junta estanca de estabilización inferior 114B. La junta estanca de compresión superior 114A y la junta estanca de estabilización inferior 114B están dispuestas en el primer y el segundo extremos del pistón 114, y la junta estanca de compresión superior 114A está orientada de modo que proporciona una resistencia mínima al cilindro 116 en la carrera descendente, pero mantiene la máxima compresión del aire por encima del pistón 114 en la carrera ascendente.

La junta estanca de compresión superior 114A y la junta estanca de estabilización inferior 114B pueden ser fabricadas a partir de materiales tales como PTFE. La junta estanca de compresión superior 114A tiene forma de copa alrededor del pistón en la forma mostrada en la figura 2a. Esta forma permite que las juntas estancas se deformen hacia las paredes del cilindro durante la carrera ascendente del pistón, cuando la junta estanca experimenta un diferencial de presión positivo en su superficie superior durante el proceso de compresión del aire. La junta estanca de estabilización inferior 114B es de forma cilíndrica y garantiza que el pistón 114 permanezca vertical durante el funcionamiento. Las juntas estancas pueden incluir además aditivos tales como bronce para proporcionar lubricación suficiente a las juntas estancas de manera que no requieren lubricación adicional tal como con aceite. Sin embargo, se apreciará que las secciones transversales de las juntas estancas pueden adoptar cualquier forma adecuada y pueden ser modificadas dependiendo de la aplicación de la bomba. La junta estanca de estabilización, por ejemplo, podría ser un tipo de disposición de junta tórica, concretamente estando la junta sentada en un rebaje con una sección transversal cuadrada, rectangular, circular o cualquier otra variante. La junta estanca de estabilización podría estar compuesta también por múltiples juntas estancas de tamaño menor en una disposición que reduce el área de contacto contra las paredes del cilindro, pero que sigue estabilizando el pistón. Podrían utilizarse asimismo secciones transversales alternativas para la junta estanca de compresión superior, si bien los inventores han descubierto que una junta estanca en forma de copa es más sencilla de instalar y tiende a funcionar de manera más eficiente.

Ventajosamente, la disposición de la figura 2a permite que la longitud L de la biela 112 sea fabricada más corta y se reduzca por tanto el tamaño global del compresor de aire alternativo 110. El diseño es asimismo más tolerante a variaciones dimensionales del pistón 114, permitiendo de este modo procedimientos de fabricación más económicos tales como la moldeo. Dado que no existe la posibilidad de que el pistón 114 y el cilindro 116 entren en contacto (gracias a la junta estanca de compresión superior 114A y a la junta estanca de estabilización inferior 114B), estas partes pueden ser fabricadas utilizando materiales más blandos tales como aluminio o magnesio, lo que además reduce el peso de la bomba.

Ventajosamente, la disposición de estanqueidad de la figura 2a, que proporciona concretamente una junta estanca de compresión superior 114A y una junta estanca de estabilización inferior 114B en la disposición mostrada en la figura 2a, asegura en todo momento que el pistón 114 está equilibrado garantizando un movimiento paralelo del pistón 114 con respecto al cilindro 116 en cada carrera.

La figura 2b es un diagrama esquemático 205 del compresor de aire alternativo 110 que tiene una disposición de estanqueidad alternativa que puede ser utilizada. En esta disposición de estanqueidad, una única junta estanca 210 sustituye la junta estanca de compresión superior y la junta estanca de estabilización inferior de la figura 2a. El compresor de aire 110 tiene una biela 112, un pistón 114 y un cilindro 116 del compresor de aire alternativo 110 según la figura 1. La biela 112 incluye un primer extremo 112A y un segundo extremo 112B. El primer extremo 112A está conectado al cigüeñal 120 y el segundo extremo 112B está conectado al pistón 114 por medio de un pasador 202. La distancia entre el primer extremo 112A de la biela 112 y el segundo extremo 112B de la biela 112 es la longitud L de la biela 112. La biela 112 se mueve con un movimiento circular cuando el pistón 114 se desplaza arriba y abajo en el cilindro 116 y el ángulo con el que la biela 112 se mueve es conocido como el ángulo 8 de carrera. Una disposición de estanqueidad está dispuesta en forma de junta estanca 210. La junta estanca 210 se extiende alrededor de la pared 116 del cilindro y está orientada de tal modo que proporciona una resistencia mínima al cilindro 116 en la carrera descendente pero mantiene una compresión máxima del aire por encima del pistón 114 en la carrera ascendente.

La junta estanca 210 puede ser fabricada de materiales tales como PTFE. La junta estanca 210 adopta una forma cilíndrica alrededor del pistón, y actúa tanto como una junta estanca de compresión como una junta estanca de estabilización. Ventajosamente, esta disposición es más sencilla de montar, si bien la complejidad de la sección transversal de la junta estanca podría requerir procesos de fabricación más rigurosos para fabricarla con precisión. El diseño de la presente invención ha sido optimizado de modo que puede funcionar durante largos periodos de tiempo sin que las temperaturas aumenten demasiado. Esto se consigue utilizando el alojamiento 126 que está fabricado de material térmicamente conductor. El posicionamiento y la orientación del alojamiento con respecto a la cabeza del compresor 118 son importantes dado que el proceso de compresión del aire genera calor en la cabeza del compresor 118. En caso de que el calor no se disipe lo suficientemente deprisa, se reduce entonces la cantidad de tiempo en que la bomba 100 puede funcionar con seguridad, así como el ciclo de trabajo de la bomba 100. Aunque estos aspectos pueden ser superados diseñando cabezas de compresor con aletas de refrigeración o incluyendo un ventilador de enfriamiento, la utilización de un ventilador de enfriamiento y/o de aletas de refrigeración aumenta tanto el tamaño como el peso de la bomba.

Ventajosamente, la presente invención da a conocer un alojamiento 126 que es utilizado como disipador de calor y está fabricado de un material de alta resistencia, ligero, térmicamente muy conductivo, tal como aluminio. Preferentemente, la envoltura es fabricada utilizando tanto chapa metálica como procesos de extrusión.

La figura 3 es una vista isométrica esquemática 300 de una bomba 100 en la que está dispuesto un alojamiento 126. El alojamiento 126 es preferentemente de aluminio de 0,9 a 1,5 milímetros de grosor fabricado utilizando procedimientos de extrusión. El alojamiento 126 incluye un componente superior 302 y un componente inferior 308, y la cabeza del compresor 118 está montada directamente en el componente superior 302 del alojamiento 126 por medio de cuatro tornillos de montaje 304. El componente superior 302 está montado sobre el componente inferior 308 y por consiguiente ambos están conectados térmicamente. Dado que el área superficial del componente superior 302 y el componente inferior 308 combinados es grande comparada con las dimensiones del compresor, estos funcionarán adecuadamente como un disipador del calor, extrayendo por consiguiente el calor fuera del compresor de aire alternativo 110. Con esta disposición, el inventor ha descubierto que la temperatura de la cabeza del compresor 118 se reduce hasta en un 25% durante el funcionamiento, y que el ciclo de trabajo de la bomba se incrementa hasta en un 50%.

El alojamiento 126 es preferentemente una envoltura de alta resistencia, ligero, y térmicamente conductiva que puede estar fabricada, por ejemplo, de aluminio. Se apreciará que se pueden utilizar otros materiales para fabricar el alojamiento. Debido a su excelente conductividad térmica, se podrían utilizar láminas de cobre de poco grosor. Desde el punto de vista de un coste reducido, un alojamiento fabricado de chapa metálica de acero podría ser adecuado para bombas que solamente precisen cortos tiempos de funcionamiento. Para bombas que tienen que ser extremadamente ligeras, el alojamiento podría ser fabricado de magnesio.

Asimismo, se apreciará que se podrían utilizar otras disposiciones para el alojamiento. Para la disposición de alojamiento mostrada en la figura 3, se utilizó un componente superior y uno inferior para el alojamiento. No obstante, el alojamiento podría ser fabricado fácilmente de un solo componente, o de dos o más componentes dispuestos de una manera diferente, siempre que uno o varios de los componentes estén en conexión térmica con el compresor, de modo que los componentes combinados actúen como disipador del calor para el compresor.

Durante el funcionamiento de la bomba 100, la temperatura de la cabeza del compresor 118 es monitorizada continuamente mediante la utilización de un sensor de temperatura 118A y un sensor de presión 118B que están conectados eléctricamente con la unidad 122 de control, de tal modo que, si el funcionamiento continuo de la bomba 100 conduce a que la temperatura y/o la presión de la cabeza 118 alcancen un valor mayor que un valor crítico predeterminado, la unidad de control detendrá la bomba 100. A continuación, el usuario puede ser advertido del caso por medio de la pantalla 132. Este proceso es particularmente importante si se considera que la bomba 100 es un dispositivo portátil manualmente. El valor crítico predeterminado debe ser suficientemente bajo para garantizar que la bomba 100 no se calienta demasiado durante la utilización, ya que en otro caso podría quemar la mano del usuario. Sin embargo, el valor crítico no debe ser fijado demasiado bajo ya que en otro caso la bomba 100 se detendría antes de completar el bombeo del objeto que requiere llenado. Por lo tanto, es ventajoso diseñar el alojamiento de modo que su área superficial sea suficientemente grande para maximizar la transferencia de calor alejándolo de la cabeza del compresor, y que permanezca suficientemente frío de modo que no queme la mano del usuario.

Asimismo, se apreciará que se podrían utilizar otras disposiciones de sensor de temperatura. Durante el funcionamiento de la bomba 100, el cilindro 116 y el alojamiento 126 experimentan también aumentos de temperatura. Por lo tanto, el sensor de temperatura 118A podría estar montado en cualquiera de estos componentes. Sin embargo, los inventores han encontrado que montar el sensor de temperatura directamente en la cabeza del compresor produce los resultados más fiables ya que la cabeza del compresor es uno de los primeros puntos que se calientan durante el proceso de compresión.

La unidad 122 de control puede incluir también un sensor de tensión (no mostrado) que monitoriza continuamente la tensión de la fuente de alimentación 102 de modo que en caso de que la fuente de alimentación 102 descienda por debajo de un valor crítico predeterminado, la unidad 122 de control detendrá la bomba 100 de modo que se asegure un funcionamiento seguro de la fuente de alimentación 102 y se prolongue la vida útil de la fuente de alimentación 102.

La figura 4 es una disposición alternativa de una bomba 100 según la presente invención, en la que la disposición de la bomba está modificada de tal modo que el compresor de aire alternativo 110 está dispuesto por encima de la fuente de alimentación 102 y de la unidad 122 de control con lo que el usuario puede poner en marcha la bomba 100 con el pulgar utilizando el conmutador 130 mientras activa la bomba utilizando el conmutador 134 y evitando la necesidad de la manguera de alta presión 125 mostrada en la figura 1 y utilizando en cambio solo la salida 124. Preferentemente, la bomba 100 está dimensionada de modo que se ajusta más ergonómicamente a la mano de un usuario. Las dimensiones de la bomba pueden ser las que siguen, pero no están limitadas a estas dimensiones.: El cilindro 116 tiene un diámetro entre 10 y 40 milímetros y una longitud entre 15 y 35 milímetros. El compresor de aire alternativo 110 tiene una altura total de entre 60 y 80 milímetros y una anchura de entre 30 y 50 milímetros y una longitud entre 70 y 90 milímetros.

La descripción anterior de realizaciones de la presente invención se facilita con el fin de su descripción para un experto en la técnica. No se pretende que sea exhaustiva ni tampoco limitar la invención a una única realización dada a conocer. Se debe apreciar que se pueden realizar diversos cambios y modificaciones en las realizaciones descritas en este documento sin apartarse del alcance de la invención tal como está definida por medio de las reivindicaciones. Por consiguiente, esta invención pretende abarcar todas las alternativas, modificaciones y variaciones de la presente invención que han sido explicadas en este documento, y otras realizaciones que estén comprendidas dentro del alcance de la invención tal como está descrita por medio de las reivindicaciones.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Bomba portátil (100) que incluye:

un motor eléctrico (104) que tiene un eje de accionamiento (106), estando el eje de accionamiento (106) conectado a un conjunto de engranajes (108) para accionar una disposición (110) de compresor de aire alternativo de un solo pistón;

incluyendo la disposición (110) de compresor de aire alternativo: un cigüeñal (120) que acciona una biela (112) y un pistón (114) en el interior de un cilindro (116), teniendo la biela (112) un primer extremo y un segundo extremo, estando dicho primer extremo de la biela (112) conectado al cigüeñal (120) y dicho segundo extremo de la biela (112) conectado al pistón (114) para accionar el pistón (114) en el cilindro (116) y proporcionar compresión; incluyendo dicho pistón (114) una disposición de estanqueidad (114A, 114B, 210);

y donde el segundo extremo de la biela (112) está conectado al pistón (114) por medio de un pasador (202); una unidad (122) de control en comunicación eléctrica con el motor eléctrico (104) y la disposición (110) de compresor de aire para controlar el funcionamiento de la bomba portátil (100);

una fuente de alimentación (102) en comunicación eléctrica con la unidad (122) de control para suministrar alimentación a la unidad (122) de control y al motor eléctrico (104), donde la fuente de alimentación (102) es una batería recargable;

el motor eléctrico (104), el conjunto de engranajes (108), la disposición (110) de compresor de aire alternativo, la unidad (122) de control y la fuente de alimentación (102), están contenidos en el interior de un alojamiento común (126); y

una salida (124) conectada a la disposición (110) de compresor de aire alternativo de forma que se acopla con el objeto a ser hinchado;

donde el alojamiento (126) está fabricado de un material muy conductivo térmicamente, y el alojamiento (126) está en contacto con una parte de la disposición (110) de compresor de aire actuando de este modo como un disipador de calor para el calor generado en la disposición (110) de compresor de aire.

2. Bomba portátil (100), según la reivindicación 1, en la que la disposición de estanqueidad (114A, 114B, 210) incluye una junta estanca de compresión superior (114A) y una junta estanca de estabilización inferior (114B).

3. Bomba portátil (100), según la reivindicación 2, en la que como mínimo una de las juntas estancas (114A, 114B) tiene forma de copa

4. Bomba portátil (100), según la reivindicación 1, en la que la biela (112) tiene una longitud L y el ángulo de carrera tiene un valor 8, variando la longitud L de 20 a 30 mm y variando el ángulo de carrera correspondiente de 10 a 20 grados.

5. Bomba portátil (100), según la reivindicación 1, en la que el motor eléctrico (104) es un motor de CC sin escobillas.

6. Bomba portátil (100), según la reivindicación 1, en la que el alojamiento (126) está fabricado de material de alta resistencia.

7. Bomba portátil (100), según la reivindicación 1, en la que la disposición (110) de compresor de aire incluye un sensor de temperatura (118A) conectado eléctricamente a la unidad (122) de control, monitorizando la unidad (122) de control la temperatura de la disposición (110) de compresor de aire y desconectando la alimentación a la bomba (100) en caso en que se haya superado un valor predeterminado de la temperatura.

8. Bomba portátil (100), según la reivindicación 1, en la que la disposición (110) de compresor de aire incluye un sensor de presión (118B) conectado eléctricamente a la unidad (122) de control, monitorizando la unidad (122) de control la presión de la disposición (110) de compresor de aire y desconectando la energía a la bomba (100) en caso de que se haya superado un valor predeterminado de la presión.