ES2921006T3 - Bomba de refrigerante ajustable - Google Patents
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Abstract
Una bomba de refrigerante ajustable que comprende: una carcasa (12); un eje (13) para rotar alrededor de un eje de rotación de la carcasa; un impulsor (14) ensamblado en el eje; un obturador (2) desplazable a lo largo del eje de rotación para cubrir, al menos parcialmente, una región de salida del impulsor de modo que una cantidad del refrigerante entregado por la bomba sea ajustable; Al menos un elemento de parada final (3) unido a una porción de la carcasa para definir un final de trazo para el obturador al cubrir, al menos parcialmente, la región de salida; en el que la carcasa comprende: una cara superior (15) y una cara inferior (16) dispuesta sustancialmente perpendicular al eje de rotación, se proporciona la cara inferior entre la cara superior y el obturador; en el que el elemento final está unido a la cara inferior. También se proporciona un método de operación de una bomba de refrigerante ajustable. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Bomba de refrigerante ajustable
La presente divulgación se refiere a bombas de refrigerante, particularmente a bombas de refrigerante ajustables. La presente divulgación se refiere además a métodos para operar bombas de refrigerante ajustables.
ANTECEDENTES
Algunas de las bombas desarrolladas recientemente para reducir el consumo global de combustible en los vehículos con motor de combustión se basan en elementos de ajuste o regulación que cubren total o parcialmente la zona de salida del rodete principal. Se han propuesto diversas soluciones para activar este elemento de ajuste, por ejemplo las mencionadas en los antecedentes de la solicitud DE102005062200.
La solicitud mencionada anteriormente presenta una bomba de refrigerante controlable en la que el elemento de ajuste se activa mecánicamente por medio de un vacío. Esta presión negativa se aplica a una membrana anular que se deforma debido al gradiente de presión respecto a la presión atmosférica al otro lado de la membrana anular.
Como resultado de esta deformación, la membrana empuja un elemento de soporte conectado, a través de varias varillas, al elemento de ajuste, cubriendo la salida del rodete de la bomba, que nunca deja de girar. Por lo tanto, la resistencia hidráulica del circuito aumenta debido al elemento de ajuste, y esto se refleja en una reducción del caudal. El problema de las bombas controlables que funcionan según el principio descrito anteriormente es que la posición final del elemento de ajuste, cuando se aplica el vacío, depende de las holguras acumuladas de toda la cadena de componentes montados desde la membrana anular hasta el elemento de ajuste.
Debido a la falta de una posición final bien definida, existe un riesgo potencial de interferencia entre el rodete y el elemento de ajuste que podría provocar daños graves y/o ruidos y desgaste no deseados.
Además, el material flexible de las membranas puede ser propenso a sufrir desgaste, lo que puede provocar la falta de precisión en la función de regulación del obturador e incluso un fallo de la membrana.
Además, algunos ejemplos de bombas comprenden una placa colocada entre el rodete y el obturador o elemento de ajuste para evitar el riesgo de interferencia. Sin embargo, esta placa genera una configuración voluminosa y compleja de la bomba de refrigerante ajustable.
Además de ese riesgo potencial de interferencia, las soluciones conocidas para la regulación de las bombas de refrigerante también sufren otros inconvenientes. La respuesta final de la regulación de la bomba está directamente relacionada con el área de salida finalmente cubierta del rodete, por lo tanto, las diferencias en esta posición final debido a las tolerancias de fabricación y montaje podrían convertirse en un producto con una baja reproducibilidad en la función de regulación.
Además, en ese tipo de configuración de bomba regulable, existen también algunos otros inconvenientes. Cuando se activa el sistema de regulación, es decir, cuando el rodete está cubierto por el elemento de ajuste, el fluido refrigerante sigue siendo impulsado por el rodete y retenido por el elemento de ajuste. Se sabe que el fluido impulsado que es retenido por el elemento de ajuste tiende a generar un reflujo entre el elemento de ajuste y la carcasa de la bomba. De este modo, se reduce la capacidad de ajuste del elemento de ajuste.
Las soluciones conocidas como la solicitud mencionada anteriormente incluyen juntas y elementos de sellado estáticos que sellan el hueco entre la carcasa y el elemento de ajuste cuando el elemento de ajuste alcanza el final de carrera. El final de carrera del elemento de ajuste puede alcanzarse en una condición activada del sistema de regulación al cubrir el rodete. Estas soluciones tienen al menos tres inconvenientes:
En primer lugar, las soluciones conocidas dependen en gran medida de las tolerancias de fabricación y montaje a lo largo de toda la cadena de piezas que contribuyen a la posición final activada del elemento de ajuste. Esto último hace que sea complejo y poco repetible asegurar el sellado entre la carcasa y el elemento de ajuste.
En segundo lugar, los sistemas de sellado estático son soluciones que apenas se ajustan a los diferentes requisitos de la carrera del obturador. Por lo tanto, los diseños resultantes de las bombas son apenas adaptables y flexibles. Y en tercer lugar, los sistemas de sellado estático, que son soluciones en las que el sellado sólo se consigue al final de la carrera, permiten la migración del fluido entre zonas a diferentes presiones durante el desplazamiento del
obturador en dirección axial, lo que resulta en una activación más lenta e ineficiente del sistema y en una reducción de la capacidad de ajuste durante la activación.
En los documentos DE102013111939 B3, DE102011052678 A1 y DE102015106669 A1 se divulgan ejemplos de bombas de la técnica anterior.
Es un objeto de la presente divulgación proporcionar ejemplos de bombas de refrigerante ajustables y métodos para operar dichas bombas que eviten o al menos reduzcan los inconvenientes antes mencionados.
SUMARIO
En un primer aspecto, se proporciona una bomba de refrigerante ajustable según la reivindicación 1.
Según este aspecto, se puede obtener una respuesta de regulación repetible durante todos los accionamientos, el elemento de tope final puede proporcionar una posición de tope perfectamente definida y fija para el elemento de ajuste u obturador, al cubrir, al menos parcialmente el rodete.
Además, una bomba de refrigerante ajustable que comprende el elemento de parada final puede evitar cualquier posible contacto del obturador y el rodete, por ejemplo, cuando el rodete pueda girar y al menos una parte de la región de salida puede estar cubierta.
La bomba de refrigerante ajustable según este aspecto puede absorber al mismo tiempo las holguras y tolerancias de la fabricación y el montaje de los componentes de tal manera que no se vea afectada una función de regulación. Por último, pero no menos importante, la bomba de refrigerante ajustable según este aspecto no comprende ninguna placa entre el rodete y el obturador, por lo que se puede conseguir una configuración sencilla, compacta y fiable. En algunos ejemplos de la bomba de refrigerante ajustable, la carcasa puede comprender además una pared anular que se extiende desde la cara inferior en dirección axial, de manera que una cavidad para recibir el obturador puede estar definida al menos por la pared anular y la cara inferior; en la que la bomba de refrigerante ajustable puede comprender además una disposición de sellado del ajuste provista entre el obturador y la pared anular, comprendiendo la disposición de sellado una junta de sellado anular unida al obturador o a la pared anular, de manera que se define un sellado dinámico entre el obturador y la carcasa. Gracias a la disposición de sellado del ajuste, se puede eliminar un espacio entre la pared anular de la carcasa y el obturador. De este modo, se evita, o al menos se reduce, el reflujo del refrigerante entre el obturador y la carcasa, incluso cuando el obturador se desplaza a lo largo del eje de rotación. Por lo tanto, la capacidad de ajuste del obturador no se reduce.
Como puede haber un movimiento relativo entre la pared anular y el obturador, la disposición de sellado del ajuste puede proporcionar un sellado dinámico entre el obturador y la carcasa a lo largo de la carrera del obturador. El sellado puede lograrse en la pared anular que puede ser sensiblemente paralela a la dirección de un movimiento relativo entre la pared anular y el obturador.
La función de sellado de la disposición de sellado del ajuste puede ser independiente de las holguras y tolerancias antes mencionadas de la fabricación y el montaje de los componentes. Por lo tanto, la función de sellado de la disposición de sellado del ajuste puede lograrse y mantenerse independientemente de las holguras y tolerancias entre el obturador y la carcasa.
La función de sellado de la disposición de sellado del ajuste está presente independientemente de la posición relativa entre el obturador y la carcasa. La función de sellado también se consigue en los puntos finales de la carrera del obturador.
En algunos ejemplos, la bomba de refrigerante ajustable puede comprender además un pistón anular desplazable en dirección axial, una ranura anular dentro de la cual el pistón anular se puede desplazar, en el que la ranura anular está dividida en al menos una primera y una segunda cámara de presión por el pistón anular, en el que el pistón anular está conectado mecánicamente al obturador de manera que un desplazamiento del pistón anular en dirección axial se transmite al obturador.
Según este otro ejemplo, la bomba de refrigerante ajustable no comprende ninguna membrana sino un pistón anular desplazable dentro de la ranura anular. Por lo tanto, se puede lograr un desplazamiento preciso y predecible del pistón. Además, según este otro ejemplo, se puede obtener una función fiable de regulación del obturador. Se puede evitar el riesgo de fallo y desgaste relacionado con las membranas.
Según otro aspecto, se proporciona un método de operación de una bomba de refrigerante ajustable según la reivindicación 13.
Según este aspecto, se puede conseguir un método con una función precisa de ajuste preciso del obturador. El obturador puede desplazarse hasta un final de carrera predefinido por medio del elemento de tope final.
A lo largo de la presente divulgación, los términos "obturador" y "elemento de ajuste" se utilizan indistintamente. A lo largo de la presente divulgación, un refrigerante debe entenderse como un fluido tal como un líquido utilizado para extraer el calor.
A lo largo de la presente divulgación, por "sellado dinámico" se entiende un sellado proporcionado al menos entre dos superficies y existe un movimiento relativo entre ellas.
A lo largo de la presente divulgación, por "sellado estático" se entiende un sellado proporcionado al menos entre dos superficies y no hay movimiento relativo entre ellas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
A continuación se describirán ejemplos no limitantes de la presente divulgación, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra de forma esquemática una vista en sección longitudinal de una bomba de refrigerante regulable según un ejemplo cuando una función de regulación está desactivada;
La figura 2 muestra esquemáticamente una vista en sección longitudinal de la bomba de refrigerante regulable de la figura 1 cuando una función de regulación está activada;
Las figuras 3A-3B muestran esquemáticamente detalles ampliados A y B de las conexiones entre un vástago y, respectivamente, un pistón anular y un obturador de la bomba de refrigerante regulable de la figura 1 cuando una función de regulación está desactivada;
Las figuras 4A-4B muestran esquemáticamente detalles ampliados C y D de las conexiones entre un vástago y, respectivamente, un pistón anular y un obturador de la bomba de refrigerante ajustable de la figura 2 cuando una función de regulación está activada;
La figura 5 es un diagrama de flujo de un método ejemplar de operación de una bomba de refrigerante ajustable. La figura 6 muestra de forma esquemática una vista en sección longitudinal de una bomba de refrigerante regulable según otro ejemplo cuando una función de regulación está desactivada;
La figura 7 muestra esquemáticamente una vista en sección longitudinal de la bomba de refrigerante regulable de la figura 6 cuando una función de regulación está activada;
La figura 8 muestra esquemáticamente un detalle ampliado E de una disposición de sellado del ajuste de la bomba de refrigerante ajustable de la figura 6; y
La figura 9 muestra esquemáticamente un detalle F ampliado de una disposición de sellado del ajuste de la bomba de refrigerante ajustable de la figura 7.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS EJEMPLOS
A continuación se describirán algunos ejemplos de una bomba de refrigerante regulable 1. Aunque estos ejemplos pueden estar relacionados con un motor de combustión interna, la bomba de refrigerante ajustable 1 podría estar relacionada con cualquier tipo de motor o similar. La bomba de refrigerante regulable 1 puede utilizarse para transportar y hacer circular un refrigerante o refrigerantes.
La figura 1 muestra de forma esquemática una vista en sección longitudinal de una bomba de refrigerante regulable 1 según un ejemplo cuando una función de regulación está desactivada y la figura 2 muestra de forma esquemática una vista en sección longitudinal de la bomba de refrigerante regulable de la figura 1 cuando una función de regulación está activada.
Cuando la función de regulación está desactivada, la bomba 1 puede proporcionar su caudal de refrigerante. Por el contrario, cuando la función de regulación está activada, la bomba 1 puede proporcionar un porcentaje de su caudal o incluso nada.
La bomba de refrigerante ajustable 1, según algunos ejemplos, puede ser de accionamiento neumático.
Una bomba de refrigerante ajustable ejemplar 1 comprende:
una carcasa 12. Esta carcasa puede estar unida directa o indirectamente a un motor o similar y puede estar hecha de material metálico;
un eje 13 para rotar alrededor de un eje de rotación AR de la carcasa 12. El eje 13 puede estar accionado por la polea 17, que a su vez puede estar accionada por un cigüeñal (no ilustrado) de un motor a través de una correa (no ilustrada). No obstante, pueden preverse otras fuentes de fuerza para accionar el eje 13. Este eje 13 puede estar situado, al menos parcialmente, en la carcasa 12. El eje de rotación AR puede coincidir con el eje longitudinal de la carcasa 12 en algunos ejemplos;
un rodete 14 montado en el eje 13. Esto puede entenderse como que el rodete 14 puede estar unido o fijado al eje 13 o incluso el rodete 14 puede ser solidario con el eje 13. El rodete 14 puede colocarse en el eje 13 en el extremo opuesto a la polea 17, como puede verse en las figuras 1-2. La construcción del rodete 14 puede ser similar a la de los rodetes disponibles en el mercado, por lo que no se darán más explicaciones. Una junta de sellado del eje 11 puede estar dispuesta, por ejemplo, alrededor del eje 13 para evitar que el refrigerante pase de la zona del rodete a la zona de la polea. Esta junta de sellado de eje 11 puede estar instalada de forma fija en la carcasa 12;
un obturador 2 desplazable a lo largo del eje de rotación AR para cubrir, al menos parcialmente, una región de salida OR del rodete 14, de manera que pueda ajustarse una cantidad de refrigerante (no ilustrada) suministrada por la bomba 1. El obturador 2 puede comprender una configuración en forma de copa o cualquier otra forma que permita cubrir, al menos parcialmente, la región de salida OR del rodete 14. La región de salida OR puede comprender una porción del área del rodete donde el refrigerante saliente puede dejar el rodete 14. Esta zona del rodete puede estar asociada, por ejemplo, a un circuito de refrigerante de un motor;
al menos un elemento de tope final 3 fijado a una porción de la carcasa 12 para definir un final de carrera del obturador 2 cuando cubre, al menos parcialmente, la región de salida OR. El elemento de tope final 3 también puede actuar como guía para el obturador 2 cuando se desplaza a lo largo del eje de rotación AR. A modo de ejemplo, la bomba 1 ilustrada en las figuras 1 y 2 puede comprender tres elementos de tope 3 dispuestos alrededor y paralelos al eje de rotación AR a 120° entre sí;
en el que la carcasa 12 puede comprender una cara superior 15 y una cara inferior 16 dispuestas sensiblemente perpendiculares al eje de rotación AR, la cara inferior 16 puede estar provista entre la cara superior 15 y el obturador 2. El elemento de tope final puede estar fijado a la cara inferior 16.
El eje de rotación AR puede coincidir o al menos ser paralelo al eje longitudinal del eje 13, según un ejemplo.
Según algunos ejemplos, la carcasa 12 puede comprender también paredes laterales para unir la cara superior 15 y la cara inferior 16, de manera que la carcasa 12 puede comprender un cuerpo en forma de cilindro.
El elemento de tope final 3 comprende un tallo 31 fijado en un extremo a la porción de la carcasa 12 y comprende además un ensanchamiento 32 en el otro extremo para detener el obturador 2 cuando cubre, al menos parcialmente, la región de salida OR.
En algunos ejemplos, el tallo 31 puede tener una longitud predefinida de tal manera que esta longitud predefinida del tallo 31 puede corresponder a un final de carrera predefinido para el obturador 2 cuando cubre, al menos parcialmente, la región de salida OR. La longitud predefinida del tallo 31 puede elegirse en función del porcentaje de reducción del caudal previsto y, por tanto, de la cantidad de cobertura. Al adoptar diferentes longitudes del tallo 31, el final de carrera del obturador 2 puede situarse en diferentes posiciones en relación con el rodete 14 (y la carcasa 12). El porcentaje de reducción del caudal puede ajustarse fácilmente adoptando una longitud diferente del tallo 31. Por ejemplo, un tallo 31 con una longitud corta (carrera más corta del obturador 2) puede lograr un porcentaje de reducción menor que un tallo 31 con una longitud mayor (carrera más larga del obturador 2).
Según algunos ejemplos de la bomba de refrigerante regulable 1, el elemento de tope final 3 puede comprender un perno; alternativamente, el elemento de tope final 3 puede ser un remache o cualquier elemento análogo. Este perno o remache puede fijarse a un orificio correspondiente en la cara inferior 16.
Como puede verse en las figuras 1 y 2, la bomba de refrigerante regulable 1 puede comprender además:
un pistón anular 4 que puede ser desplazable en dirección axial. El pistón anular 4 puede estar hecho de cualquier material adecuado. La dirección axial puede ser coaxial o no a un eje central de la bomba. El eje central de la bomba puede ser el mismo que el eje de rotación AR;
una ranura anular 5 en cuyo interior puede desplazarse el pistón anular 4. La ranura anular 5 puede tener una forma que permita un movimiento de vaivén del pistón anular 4 en dirección axial;
en el que la ranura anular 5 puede estar dividida en al menos una primera 51 y una segunda 52 cámaras de presión por el pistón anular 4. La presencia del pistón anular 4 puede definir dichas cámaras de presión 51, 52. Aunque el tamaño global (volumen) de la ranura anular 5 puede permanecer inalterado durante el funcionamiento de la bomba 1, el tamaño de cada una de dichas cámaras de presión puede cambiar dependiendo de si la función de regulación puede estar activada o no. En algunos ejemplos, la segunda cámara de presión 52 puede estar situada más cerca del rodete 14 y la primera cámara de presión 51 puede estar situada más lejos (teniendo en cuenta la longitud del eje de rotación AR);
en el que el pistón anular 4 puede estar conectado mecánicamente al obturador 2 de manera que un desplazamiento del pistón anular 4 en dirección axial puede ser transmitido al obturador 2. La longitud de desplazamiento del pistón anular 4 puede variar según el caso. La cantidad de desplazamiento define el porcentaje de regulación de la región de salida OR del rodete 14.
Tanto el pistón anular 4 como la ranura anular 5 pueden estar dispuestos alrededor del eje 13 o del eje de rotación AR del mismo, como se representa en las figuras 1-2.
Según algunos ejemplos, la bomba de refrigerante regulable 1 puede comprender además al menos un vástago 6 para conectar mecánicamente el pistón anular 4 con el obturador 2.
El vástago 6 puede comprender dos muescas 61, 62 respectivamente en sus extremos para permitir una fijación respectivamente al pistón anular 4 y al obturador 2. Estas muescas 61, 62 pueden coincidir con el correspondiente orificio 22 del obturador 2 o con la ranura 42 del pistón anular 4. Alternativamente, la fijación relativa del vástago 6 al pistón anular 4 y al obturador 2 puede lograrse mediante soldadura, pegado o similar.
Aunque el vástago 6 se ha representado como un elemento único, alternativamente puede contemplarse como una pluralidad de piezas que permiten una conexión mecánica entre el obturador 2 y el pistón 4.
Según algunos ejemplos, el vástago 6 puede deslizarse a lo largo de un cojinete de vástago 63 para facilitar la transmisión del movimiento del pistón anular 4 y del obturador 2. Este cojinete de vástago 63 puede estar colocado entre el vástago 6 y la carcasa 12. Algunas juntas de varilla pueden estar dispuestas para evitar que el refrigerante pase de la zona del rodete a la ranura anular 5.
Las figuras 3A-3B muestran esquemáticamente detalles ampliados de las conexiones entre el vástago 6 y respectivamente el pistón anular 4 y el obturador 2 cuando la función de regulación está desactivada. Mientras tanto, las figuras 4A-4B muestran esquemáticamente detalles ampliados de dichas conexiones entre el vástago 6 y respectivamente el pistón anular 4 y el obturador 2 cuando la función de regulación está activada.
El uso de las muescas 61, 22 puede conllevar la presencia de algunas holguras C1, C2 en la zona de conexión de dichas muescas 61, 62 con el orificio 22 y la ranura 42. Estas holguras pueden facilitar el montaje de la bomba 1. Dichas holguras C1, C2 pueden variar en función del estado de la bomba 1, como se explicará más adelante.
En algunos otros ejemplos de la bomba de refrigerante ajustable 1, la primera cámara de presión 51 puede comprender una abertura 55 para permitir la entrada de aire atmosférico en la primera cámara de presión 51 y la segunda cámara de presión 52 puede estar asociada a una fuente de vacío (no ilustrada). La segunda cámara de presión 52 puede comprender una conexión de vacío 54 para permitir la conexión de fluido a la fuente de vacío.
En otros ejemplos, el pistón 4 puede comprender una junta de sellado del pistón 41 para sellar la primera 51 y segunda 52 cámaras de presión entre sí. La junta de sellado del pistón 41 puede ser una junta de labio o similar que puede entrar en contacto con las paredes de la ranura anular 4.
Según un ejemplo, la bomba de refrigerante regulable 1 puede comprender además un elemento elástico 7 para empujar el pistón anular 41 en dirección axial y lejos del rodete 14, en el que el elemento elástico 7 puede estar situado en un alojamiento correspondiente 53 abierto a la ranura anular 5. Tal como se representa en las figuras 1 y 2, puede haber una pluralidad de elementos elásticos 7, por ejemplo tres, alrededor y paralelos al eje de rotación AR a 120° entre sí.
El elemento elástico 7 puede ser un muelle, por ejemplo.
Según un ejemplo, el obturador 2 puede comprender al menos un orificio 21 para recibir de forma deslizable el correspondiente elemento de tope final 3. El número de orificios 21 puede ser el mismo que el número de elementos de tope 3.
Gracias a la configuración del tallo 31 con una longitud predefinida, puede ser posible ajustar fácilmente el porcentaje de reducción antes mencionado sin ajustar la potencia suministrada por la fuente de fuerza que acciona el eje 13, y/o sin ajustar la fuente de vacío asociada a la segunda cámara de presión 52.
La figura 6 muestra esquemáticamente una vista en sección longitudinal de una bomba de refrigerante regulable 1 según otro ejemplo cuando una función de regulación está desactivada y la figura 7 muestra esquemáticamente una vista en sección longitudinal de la bomba de refrigerante regulable 1 de la figura 6 cuando una función de regulación está activada.
En algunos ejemplos de la bomba de refrigerante regulable 1, tales como las bombas de las figuras 6 y 7, la carcasa 12 puede comprender además una pared anular 122 que se extiende desde la cara inferior 16 en dirección axial, de tal manera que una cavidad 121 para recibir el obturador 2 puede estar definida al menos por la pared anular 122 y la cara inferior 16; en el que la bomba de refrigerante ajustable 1 puede comprender además una disposición de sellado del ajuste proporcionada entre el obturador 2 y la pared anular 122, comprendiendo la disposición de sellado una junta de sellado anular 123 unida al obturador 2 o a la pared anular 122, de tal manera que pueda definirse un sellado dinámico entre el obturador 2 y la carcasa 12. El sellado dinámico puede lograrse a lo largo de la carrera del obturador 2
En algunos ejemplos, la junta de sellado anular 123 puede estar dispuesta alrededor del eje de rotación AR.
En algunos ejemplos, la pared anular 12 puede ser solidaria con el resto de la carcasa 12 o puede ser una parte separada que se puede unir al resto de la carcasa 12.
En el ejemplo ilustrado en las figuras 6 y 7, la junta de sellado anular 123 está fijada a la pared anular 122. Alternativamente, la junta de sellado anular 123 puede estar fijada al obturador 2, en particular en una pared lateral del obturador en forma de copa 2.
Como puede haber un movimiento relativo entre el obturador 12 y la pared anular 122 de la carcasa 2, y la junta de sellado anular 123 puede estar unida al obturador 2 o a la pared anular 122, puede haber un movimiento relativo entre la junta de sellado anular 123 y la pared anular 122 o el obturador 2.
La figura 8 muestra esquemáticamente un detalle ampliado E de una disposición de sellado del ajuste de la bomba de refrigerante ajustable 1 de la figura 6 y la figura 9 muestra esquemáticamente un detalle ampliado F de una disposición de sellado del ajuste de la bomba de refrigerante ajustable 1 de la figura 7.
En las figuras 8 y 9, puede verse un rebaje anular 125 en la pared anular 122 donde puede recibirse la junta de sellado anular 123. Más concretamente, el rebaje anular 125 está formado en una cara interior de la pared anular 122, formando la cara interior la cavidad 121 donde puede alojarse el obturador 2. La cara interior está orientada hacia el obturador 2.
La junta de sellado anular 123 puede incluir un reborde 124 o un labio para entrar en contacto con el obturador 2. Alternativamente, la junta de sellado anular 123 puede ser una junta tórica, de sección cuadrada o con forma de "X" o similar. La junta de sellado anular 123 puede estar fabricada con un material elástico. El reborde 124 puede sobresalir del resto de la junta de sellado anular 123 para obtener un mejor contacto con el obturador 2. En las figuras 8 y 9 se muestra que el reborde 124 también sobresale de la pared interior de la pared anular 122. En dichas figuras también se muestra que la junta de sellado anular 123 puede estar configurada de manera que permita un espacio vacío 126 o hueco definido en el rebaje anular 125 y cubierto al menos parcialmente por el reborde 124. El reborde 124 puede ser recibido por el espacio vacío 126 cuando se dobla debido al movimiento relativo entre el obturador 2 y la carcasa 12.
La figura 5 es un diagrama de flujo de un método ejemplar de operación de una bomba de refrigerante ajustable. Aunque la figura 5 muestra una secuencia específica, debe entenderse que pueden seguirse otras secuencias que no se aparten del alcance de la presente divulgación.
El método de operación 100 puede estar relacionado con los ejemplos de bomba de refrigerante ajustable 1 aquí divulgados, por ejemplo aquellos ejemplos que pueden comprender:
una carcasa 12;
un eje 13 que puede rotar alrededor de un eje de rotación AR de la carcasa 12;
un rodete que puede estar montado en el eje 13;
un obturador 2 que puede desplazarse a lo largo del eje de rotación AR para cubrir, al menos parcialmente, una región de salida OR del rodete 14, de manera que pueda ajustarse una cantidad de refrigerante suministrada por la bomba 1;
al menos un elemento de tope final 3 que puede fijarse a una porción de la carcasa 12 para definir un final de carrera del obturador 2 cuando cubre, al menos parcialmente, la región de salida OR;
en el que la carcasa 12 puede comprender una cara superior 15 y una cara inferior 16 dispuestas sensiblemente perpendiculares al eje de rotación AR, la cara inferior 16 puede estar provista entre la cara superior 15 y el obturador 2. El elemento de tope final puede estar fijado a la cara inferior 16.
Según estos ejemplos, el método 100 puede comprender:
rotar el eje 101 para hacer rotar el rodete 14 para poner en movimiento una cantidad de refrigerante. La rotación del eje 13 puede ser accionada como se ha explicado anteriormente;
desplazar el obturador 102 a lo largo del eje de rotación AR para cubrir, al menos parcialmente, la región de salida OR del rodete 14, a fin de ajustar la cantidad de refrigerante suministrada por la bomba 1. El desplazamiento del obturador 2 puede verse en las figuras 1 y 2. En la figura 1, el obturador 2 todavía no cubre la región de salida OR del rodete 14. En la figura 2, el obturador se ha desplazado a lo largo del eje de rotación AR y hacia el rodete 14 para cubrir al menos parcialmente la región de salida Or . El tallo 31 puede servir de guía para un desplazamiento preciso del obturador 2;
detener el desplazamiento del obturador 104 en un final de carrera predefinido mediante el elemento de tope final 3, cuando el obturador 2 cubre, al menos parcialmente, la región de salida OR. En las figuras 2 y 4B, el obturador 2 ha alcanzado el final de carrera que puede determinarse por el ensanchamiento 32 del elemento de tope final 3. La suma de las superficies finales de cada elemento de tope final 3 puede definir un límite de carrera de activación y puede proporcionar una superficie de contacto plana para el obturador 2, en particular para la cara del obturador opuesta al pistón anular 4.
En algunos ejemplos adicionales, el método 100 relacionado, por ejemplo, con los ejemplos aquí divulgados en los que la bomba de refrigerante ajustable 1, puede comprender además:
un pistón anular 4 que puede ser desplazable en dirección axial;
una ranura anular 5 en cuyo interior puede desplazarse el pistón anular 4;
en el que la ranura anular 5 puede estar dividida en al menos una primera 51 y una segunda 52 cámaras de presión por el pistón anular 5;
en el que el pistón anular 4 puede estar conectado mecánicamente al obturador 2 de manera que un desplazamiento del pistón anular 4 en dirección axial puede ser transmitido al obturador 2.
Según estos ejemplos, el método 100 puede comprender además:
reducir la presión 103 de la segunda cámara de presión 52 a al menos un nivel predefinido inferior a la presión de la primera cámara de presión 1 para desplazar el pistón anular 4 en dirección axial al rodete 14 y cubrir, al menos parcialmente, la región de salida Or del rodete 14 por el obturador 2. La reducción de la presión de la segunda cámara de presión 52 puede comprender el accionamiento de una fuente de vacío (no ilustrada) asociada a la segunda cámara de presión 52 y permitir la entrada de aire atmosférico en la primera cámara de presión 51 a través de una abertura 55 de la misma. Accionando la fuente de vacío, por ejemplo, se puede eliminar un gas de la segunda cámara de presión 52. Mientras tanto, la abertura 55 puede permitir la entrada de aire atmosférico en la primera cámara de presión 51. Debido a la diferencia de presiones entre la primera y la segunda cámara de presión, el pistón anular 4 puede moverse en dirección axial hacia el rodete 14, por lo que el tamaño (volumen) de la segunda cámara de presión 52 puede ser menor que el de la primera cámara de presión 51. Como el obturador 2 puede estar asociado mecánicamente al pistón anular 4, el obturador 2 puede describir un desplazamiento similar.
A modo de ejemplo, para activar el ajuste del refrigerante, la presión dentro de la segunda cámara de presión 52 puede mantenerse por debajo de la presión atmosférica del entorno de la bomba 1.
Una vez que se considere que la función de regulación no es necesaria, se puede desactivar. La fuente de vacío puede dejar de estar activada. Entonces, los elementos elásticos 7 pueden desplazar el pistón anular 4 lejos del rodete 14 en dirección axial. La fuerza generada por los muelles 15 puede ser inferior a la fuerza creada por la presión de vacío de la fuente de vacío cuando la función de regulación está activada, de manera que se desplace el obturador 2 hacia el rodete 14 y, al mismo tiempo, esta fuerza puede ser suficiente para que regresen tanto el pistón anular 4 como el obturador o el elemento de ajuste 2 cuando la función de regulación está desactivada. La primera cámara de presión 51 puede ser más pequeña que la segunda cámara de presión 52.
Cuando la función de regulación está desactivada, la cara del obturador opuesta al rodete 14 puede entrar en contacto con la cara inferior 16 que puede actuar como límite de carrera de desactivación.
En definitiva, una diferencia de presión entre la primera cámara 51 y la segunda 52 puede provocar el desplazamiento del pistón anular 4 en dirección axial. Así, la primera cámara de presión puede alimentarse con aire tomado directamente del entorno de la bomba (por ejemplo, aire atmosférico) o puede forzarse la entrada de un gas a una presión superior a la del gas dentro de la segunda cámara de presión 52 en la primera cámara 51.
En algunos ejemplos, la unidad de control puede determinar que se active una regulación del caudal de la bomba 1. La unidad de control puede enviar una orden a la fuente de vacío para retirar una cantidad predefinida de fluido de la segunda cámara de presión 52. De este modo, la región de salida OR puede ser ocluida al menos parcialmente. Debido al desplazamiento del pistón 4, un fluido a presión atmosférica (como el aire ambiente) puede entrar en la primera cámara de presión 51 o un fluido a presión atmosférica puede ser forzado a entrar. La fuerza del vacío generado puede ser mayor que la fuerza opuesta de los elementos elásticos 7 para desplazar el pistón hacia el rodete 14.
Cuando la unidad de control puede determinar que la función de regulación ya no es necesaria, puede enviar una orden a la fuente de vacío para que deje de generar vacío. Al dejar de generar el vacío, el fluido de presión atmosférica (como el aire ambiente) puede entrar en la segunda cámara de presión 52, por ejemplo a través de la conexión de vacío 54 que puede estar en comunicación fluida con una entrada de aire atmosférico (no ilustrada). La apertura/cierre de la entrada de aire atmosférico puede ser gobernada por la unidad de control. De este modo, la diferencia de presión entre la primera cámara 51 y la segunda 52 puede dejar de existir y ambas cámaras 51, 52 pueden contener fluido a una presión sensiblemente igual. Entonces, los elementos elásticos 7 pueden empujar el pistón fuera del rodete 14 en dirección axial.
Como se ha mencionado anteriormente, las holguras C1, C2 pueden variar en función del estado de la bomba 1. Por ejemplo, en las figuras 3A-3B la función puede estar desactivada pero en las figuras 4A-4B activada. El tamaño de la holgura C1, C2 puede ser el mismo en ambos casos, pero su distribución puede variar al igual que el tamaño de las cámaras de presión primera y segunda 51, 52 por activación o desactivación de la regulación.
En algunos ejemplos, cuando se activa la regulación (véanse las figuras 4A-4B), la holgura C1, C2 puede ser mayor en la zona de conexión dispuesta más cerca del rodete 14. Por el contrario, cuando se activa la regulación (véanse las figuras 3A-3B), la holgura C1, C2 puede ser mayor en la zona de conexión dispuesta más lejos del rodete 14. Gracias a la presencia de los elementos de tope 3, un final de carrera del pistón anular 4 y, por tanto, del obturador 2, puede definirse con precisión a pesar de las holguras C1, C2 (por ejemplo, cuando la regulación está activada). Además, gracias a la cara inferior 16, el otro extremo de carrera del pistón anular 4 y, por tanto, del obturador 2, puede definirse con precisión a pesar de las holguras C1, C2 (por ejemplo, cuando la regulación está desactivada).
En los ejemplos de la bomba de refrigerante regulable 1 con una carcasa 12 que comprende una pared anular 122 y una disposición de sellado del ajuste, cuando el obturador 2 se desplaza a lo largo del eje de rotación AR se puede conseguir un sellado dinámico entre el obturador 2 y la carcasa 12, más concretamente, entre el obturador 2 y la pared anular 122. De este modo, la función de sellado de la disposición de sellado del ajuste puede mantenerse no sólo en los puntos finales de la carrera del obturador 2, sino también a lo largo de dicha carrera.
En los ejemplos de las figuras 6 a 9, el reborde 124, y en particular la sección transversal del reborde 124, puede doblarse o deformarse cuando el obturador 2 se desplaza a lo largo del eje de rotación AR.
En algunos casos, la bomba de refrigerante ajustable 1 según los ejemplos aquí divulgados puede estar configurada para llevar a cabo el método 100.
Si los números de referencia relacionados con los dibujos se colocan entre paréntesis en una reivindicación, son únicamente para intentar aumentar la inteligibilidad de la reivindicación, y no se interpretarán como una limitación del alcance de la misma.
Claims (14)
1. Una bomba de refrigerante ajustable (1) que comprende:
una carcasa (12);
un eje (13) para rotar alrededor de un eje de rotación (AR) de la carcasa;
un rodete (14) montado en el eje;
un obturador (2) desplazable a lo largo del eje de rotación para cubrir, al menos parcialmente, una región de salida (OR) del rodete, de manera que se pueda ajustar la cantidad de refrigerante suministrada por la bomba;
al menos un elemento de tope final (3) unido a una parte de la carcasa para definir un final de carrera del obturador cuando cubre, al menos parcialmente, la región de salida;
en el que la carcasa comprende:
una cara superior (15) y una cara inferior (16) dispuestas sensiblemente perpendiculares al eje de rotación, estando la cara inferior dispuesta entre la cara superior y el obturador;
en el que el elemento de tope final está unido a la cara inferior;
caracterizada porque el elemento de tope final comprende un tallo (31) fijado en un extremo a la porción de la carcasa y que comprende además un ensanchamiento (32) en el otro extremo para detener el obturador cuando cubre, al menos parcialmente, la región de salida.
2. La bomba de refrigerante regulable (1) según la reivindicación 1, en la que la carcasa comprende además una pared anular (122) que se extiende desde la cara inferior en dirección axial de manera que una cavidad (121) para recibir el obturador está definida al menos por la pared anular y la cara inferior;
en el que la bomba de refrigerante ajustable comprende además:
una disposición de sellado del ajuste prevista entre el obturador y la pared anular, comprendiendo la disposición de sellado una junta de sellado anular (123) unida al obturador o a la pared anular, de manera que se define un sellado dinámico entre el obturador y la carcasa.
3. La bomba de refrigerante ajustable (1) según la reivindicación 1, en la que el tallo tiene una longitud predefinida tal que la longitud predefinida del tallo corresponde a un final de carrera predefinido para el obturador cuando cubre, al menos parcialmente, la región de salida.
4. La bomba de refrigerante ajustable (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 2, en la que el elemento de tope final comprende un perno o un remache.
5. La bomba de refrigerante ajustable (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, que comprende además: un pistón anular (4) desplazable en dirección axial;
una ranura anular (5) en cuyo interior el pistón anular es desplazable;
en el que la ranura anular está dividida en al menos una primera (51) y una segunda (52) cámara de presión por el pistón anular;
en el que el pistón anular está conectado mecánicamente al obturador de manera que un desplazamiento del pistón anular en dirección axial se transmite al obturador.
6. La bomba de refrigerante ajustable (1) según la reivindicación 5, que comprende además al menos un vástago (6) para conectar mecánicamente el pistón anular con el obturador.
7. La bomba de refrigerante ajustable (1) según cualquiera de las reivindicaciones 5 - 6, en la que la primera cámara de presión comprende una abertura (55) para permitir la entrada de aire atmosférico en la primera cámara de presión y la segunda cámara de presión está asociada a una fuente de vacío.
8. La bomba de refrigerante ajustable (1) según cualquiera de las reivindicaciones 5 - 7, en la que el pistón comprende una junta de sellado de pistón (41) para sellar la primera y la segunda cámaras de presión entre sí.
9. La bomba de refrigerante ajustable (1) según cualquiera de las reivindicaciones 5 - 8, que comprende además: un elemento elástico (7) para empujar el pistón anular en dirección axial y lejos del rodete, en el que el elemento elástico está situado en un alojamiento correspondiente abierto a la ranura anular.
10. La bomba de refrigerante ajustable (1) según la reivindicación 9, en la que el elemento elástico comprende un muelle.
11. La bomba de refrigerante ajustable (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 10, en la que el obturador comprende al menos un orificio (21) para recibir de forma deslizante el correspondiente elemento de tope final.
12. La bomba de refrigerante ajustable (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 11, que se acciona neumáticamente.
13. Un método de operación (100) de una bomba de refrigerante ajustable (1), la bomba de refrigerante ajustable que comprende:
una carcasa (12);
un eje (13) para rotar alrededor de un eje de rotación (AR) de la carcasa;
un rodete (14) montado en el eje;
un obturador (2) desplazable a lo largo del eje de rotación para cubrir, al menos parcialmente, una región de salida (OR) del rodete, de manera que se pueda ajustar la cantidad de refrigerante suministrada por la bomba; al menos un elemento de tope final (3) unido a una porción de la carcasa para definir un final de carrera del obturador cuando cubre, al menos parcialmente, la región de salida;
en el que la carcasa comprende:
una cara superior (15) y una cara inferior (16) dispuestas sensiblemente perpendiculares al eje de rotación, estando la cara inferior dispuesta entre la cara superior y el obturador;
en el que el elemento de tope final está unido a la cara inferior;
en el que el elemento de tope final comprende un tallo (31) fijado en un extremo a la porción de la carcasa y que comprende además un ensanchamiento (32) en el otro extremo para detener el obturador cuando cubre, al menos parcialmente, la región de salida.
en el que el método comprende:
rotar el eje (101) para hacer rotar el rodete y poner en movimiento una cantidad de refrigerante;
desplazar el obturador (102) a lo largo del eje de rotación para cubrir, al menos parcialmente, la región de salida del rodete con el fin de ajustar la cantidad de refrigerante suministrada por la bomba;
detener el desplazamiento del obturador (104) en un final de carrera predefinido mediante el elemento de tope final, cuando el obturador cubre, al menos parcialmente, la región de salida.
14. El método según la reivindicación 13, la bomba de refrigerante ajustable (1) que comprende además:
un pistón anular (4) desplazable en dirección axial;
una ranura anular (5) en cuyo interior el pistón anular se puede desplazar;
en el que la ranura anular está dividida en al menos una primera (51) y una segunda (52) cámaras de presión por el pistón anular;
en el que el pistón anular está conectado mecánicamente al obturador de manera que un desplazamiento del pistón anular en dirección axial se transmite al obturador;
en el que el método comprende además:
reducir la presión (103) de la segunda cámara de presión a por lo menos un nivel predefinido inferior a la presión de la primera cámara de presión para desplazar el pistón anular en dirección axial al rodete y cubrir, al menos parcialmente, la región de salida del rodete mediante el obturador;
en el que reducir la presión de la segunda cámara de presión comprende accionar una fuente de vacío asociada a la segunda cámara de presión y permitir la entrada de aire atmosférico en la primera cámara de presión a través de una abertura de la misma.
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