ES2925185T3 - Dispositivo de pistón y cilindro rotativo - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de pistón y cilindro rotatorio que comprende un rotor (2), que comprende una superficie de rotor (2a), un estator (4), un obturador giratorio (3), un pistón (5) que se extiende desde la superficie del rotor, la superficie del rotor y el estator definiendo juntos una cámara anular, y el pistón dispuesto para girar, a través de la cámara anular, y la superficie del rotor está orientada en una inclinación a un plano (PP) sustancialmente perpendicular al eje de rotación (AA) del rotor y el la superficie del rotor mira generalmente hacia afuera o hacia afuera del eje de rotación del rotor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de pistón y cilindro 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 diversas formas y usarse para numerosas aplicaciones, tales como un motor de combustión interna, un compresor tal como un supercargador o una bomba de fluidos, un expansor tal como un motor de vapor o un reemplazo de turbina, o como otra forma de dispositivo de desplazamiento positivo.

Un dispositivo de pistón y cilindro rotativo puede considerarse que comprende un rotor y un estator, el estator define al menos parcialmente una cámara anular o espacio de cilindro, el rotor puede tener forma de un anillo o comprender una superficie anular (cóncava en sección), y el rotor que comprende al menos un pistón que se extiende desde el rotor hacia el espacio de cilindro anular, en uso el al menos un pistón se mueve circunferencialmente a través del espacio de cilindro anular en 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 de cilindro que es capaz de moverse con relación al estator hasta una posición cerrada en la que el obturador divide el espacio de cilindro anular, y a una posición abierta en la que el obturador permite el paso del al menos un pistón, tal como, mediante el obturador que se monta de manera giratoria, el obturador del espacio de cilindro puede tener forma de un disco obturador.

El documentoUS2327089 describe un dispositivo rotativo conocido. El documento EP0933500 y el documento WO2016/012804 describen otros tipos de dispositivos rotativos conocidos.

Se ha ideado una configuración novedosa de un dispositivo de pistón y cilindro rotativo.

Resumen

De acuerdo con un primer aspecto de la invención se proporciona un dispositivo de pistón y cilindro rotativo como se reivindica en la reivindicación 1.

La superficie del rotor puede ser asimétrica con respecto a un plano que es sustancialmente perpendicular al eje de rotación del rotor, cuyo plano se extiende a través de una región media de la superficie del rotor.

Lo que se denomina "superficie del rotor" puede denominarse región de superficie anular del rotor que define la cámara de trabajo (junto con el estator). Las regiones extremas de esta región superficial se ubican en sus dos extremos axiales, y generalmente cada una formará una línea circular. Cada una de estas líneas se encuentra sustancialmente en un plano, y la región media de la superficie del rotor se ubica sustancialmente equidistante entre estos planos o, dicho de otra manera, intermedia de los dos extremos axiales.

La orientación inclinada de la superficie del rotor puede verse como un desplazamiento angular del plano perpendicular. El desplazamiento angular puede encontrarse en el intervalo de 30 a 60 grados o en el intervalo de 40 a 50 grados.

La superficie del rotor puede presentar una orientación angular enfrentada que es angularmente intermedia del plano perpendicular y un segundo plano que es ortogonal al mismo que incluye el eje de rotación.

Más generalmente, la superficie del rotor se orienta con una inclinación con respecto o al eje de rotación, o con respecto al eje de rotación del rotor.

El ángulo de orientación puede definirse con referencia a una línea que conecta las porciones extremas/distales del rotor, cuando se ve en sección transversal axial.

El dispositivo puede comprender un eje de rotación, y con el cual el rotor puede unirse o integrarse, y puede extenderse alrededor del eje.

El eje puede extenderse desde al menos un extremo axial del rotor. El eje puede comprender dos porciones de eje, cada una de las cuales se extiende lejos de un extremo axial respectivo del rotor.

El eje puede comprender un componente unitario que se dispone para extenderse a través del rotor. El rotor puede comprender una abertura central a través de la cual puede ubicarse un eje de rotación. El eje puede verse como que se extiende lejos de (al menos) un lado de la cámara.

El eje puede proporcionar una entrada y/o salida de rotación del dispositivo.

Puede proporcionarse un cojinete de rotación separado axialmente de la cámara anular. Al menos dos cojinetes de rotación pueden proporcionarse separados axialmente de la cámara anular y entre sí. Los cojinetes de rotación pueden disponerse de manera que la cámara anular sea intermedia de los cojinetes. Los cojinetes pueden disponerse para que haya un eje a través del rotor con cojinetes a cada lado o pueden disponerse con los cojinetes sólo en un lado, o pueden disponerse con un cojinete debajo o axialmente dentro de la cámara (tal un cojinete podría disponerse para tener su pista exterior en rotación en uso).

Cada una de las regiones extremas puede ubicarse en la región distal o extrema de la superficie del rotor, con respecto al eje de rotación.

La superficie del rotor es curva.

La superficie del rotor puede proporcionarse con uno o más puertos para permitir la comunicación de fluidos entre la cámara anular y un espacio externo a la cámara.

El puerto o puertos pueden comprender una abertura que se extiende a través de una abertura en una superficie trasera de la superficie del rotor que define en parte la cámara de trabajo. La superficie trasera puede considerarse como opuesta a la superficie del rotor. La superficie trasera puede separarse de la superficie del rotor en la dirección trasera, que es la dirección generalmente a lo largo del eje de rotación, y lejos de la cámara con respecto a la superficie del rotor.

Un puerto en comunicación con la cámara de trabajo puede salir a través de una porción de la superficie trasera del rotor y puede separarse axialmente de la superficie del rotor.

Esto puede verse como proporcionar un puerto de fluido de trabajo hacia o desde la cámara anular a través de la superficie del rotor.

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

El término 'sello' incluye la posibilidad de una trayectoria de fuga intencional de fluido, por medio de un espacio reducido entre superficies opuestas, y no se forma necesariamente una formación hermética al fluido. 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 holguras con sus respectivas partes opuestas, debido a los requisitos particulares de ensamble y operación.

Aunque en teoría el obturador podría ser recíproco, se prefiere evitar el uso de componentes recíprocos, particularmente cuando se requieren altas velocidades, y el obturador comprende preferentemente uno o más discos de obturador que se disponen para posicionarse sustancialmente en registro con el agujero que se extiende circunferencialmente o circularmente del espacio de cilindro anular, 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 definen una cámara de trabajo. Una superficie del rotor que define en parte la cámara de trabajo es curva en sección transversal. La cámara de trabajo es de forma anular.

El obturador puede presentar una división que se extiende sustancialmente de manera radial del espacio del cilindro. La al menos una abertura del obturador puede proporcionarse 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 la máxima preferencia, el eje de rotación del rotor es sustancialmente ortogonal al eje de rotación del obturador.

Preferentemente, el pistón tiene una forma tal que pasará a través de una abertura en el obturador móvil, sin obstaculizar, cuando la abertura pase a través del espacio del cilindro anular. El pistón se puede formar para 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. Puede proporcionarse un sello en una superficie o región de borde de la primera porción lateral del pistón

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 ser 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 de la velocidad angular del rotor con la velocidad angular del disco obturador es 1:1, aunque son posibles otras relaciones.

El obturador puede disponerse para extenderse a través o intersecar la cámara de trabajo en (solo) una región o ubicación del espacio del cilindro.

El dispositivo, y cualquier elemento del dispositivo, puede comprender una o más características estructurales o funcionales descritas en la descripción a continuación y/o que se muestran en los dibujos, o individualmente o en combinación.

Breve descripción de los dibujos

Diversas modalidades de la invención se describirán ahora, a manera de ejemplo solamente, con referencia a los siguientes dibujos en los que:

La Figura 1a es una vista en perspectiva de los componentes de un dispositivo de pistón y cilindro rotativo, La Figura 1b es una vista en perspectiva de los componentes del dispositivo de pistón y cilindro rotativo de la Figura 1 desde una orientación diferente,

La Figura 2a es una vista despiezada del dispositivo de pistón y cilindro rotativo de las Figuras anteriores, La Figura 2b es una vista en perspectiva del dispositivo ensamblado de la Figura 2a

La Figura 3a es una vista despiezada del dispositivo de pistón y cilindro rotativo de la Figura 2a desde una orientación diferente,

La Figura 3b es una vista en perspectiva del dispositivo ensamblado de la Figura 3a

La Figura 4 es una vista en sección transversal axial del dispositivo de pistón y cilindro rotativo de las Figuras 2 y 3,

Las Figuras 5a, 5b y 5c son vistas en sección transversal axial de un rotor del dispositivo de la Figura 4, Las Figuras 6, 7A, 7B, 8A y 8B muestran diversas modalidades alternativas, y

Las Figuras 9, 10, 11 y 12 son secciones transversales de diversas modalidades de un rotor.

Descripción Detallada

Se hace referencia a las Figuras que muestran un dispositivo de pistón y cilindro rotativo 1 que comprende un rotor 2, un estator 4 y un disco obturador 3. El estator, aunque no se muestra en algunas de las Figuras para facilitar la representación, comprende una formación, tal como un alojamiento o carcasa, que se mantiene en relación con el rotor, y una superficie interna del estator que se enfrenta a una superficie 2a del rotor, juntas definen un espacio anular o cámara de trabajo, que se muestra generalmente en 100. El estator 4 comprende efectivamente dos porciones, las porciones del estator juntas encierran sustancialmente el rotor y el obturador entre ellas.

Integrado con el rotor y que se extiende desde la superficie 2a se proporciona un pistón 5. Una ranura o abertura 3a que se proporciona en el disco obturador 3 se dimensiona y forma para permitir el paso del pistón a través de ella. La rotación del disco obturador 3 se dispone para asegurar que la temporización del obturador permanezca en sincronía con el rotor mediante una transmisión adecuada.

Uno de los componentes del engranaje de un ensamble de transmisión se muestra por el engranaje dentado 6. El disco obturador 3 se monta de manera giratoria por medio de las porciones de eje 7a y 7b.

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

La geometría de la superficie interior 2a (es decir, que se enfrenta y que define en parte la cámara) del rotor se rige por la parte de la superficie circunferencial 30 del disco obturador rotativo.

El rotor y el estator se configuran para proporcionar al espacio de cilindro anular con uno o más puertos de entrada y uno o más puertos de salida para el fluido de trabajo. Uno de los puertos se describe con más detalle a continuación. Con referencia en particular a las Figuras 1A y 1B, se muestran diferentes perspectivas del rotor y la disposición del obturador, que excluye el estator o el alojamiento. Como puede verse en ambas vistas, se proporciona un eje 9, que comprende las porciones extremas 9a y 9b, que se extiende a través del rotor 2.

Para lograr esta disposición, el rotor 2 se proporciona con un orificio central pasante (no referenciado). Ventajosamente, durante el ensamble, el rotor puede ensamblarse sobre el eje 9 por cualquier método adecuado. Esto puede lograrse para rotores como el rotor 2 debido a la gran extensión axial del rotor, que permite una alineación precisa y una fijación segura mediante el uso de medios tales como la soldadura fuerte o un ajuste de interferencia.

El rotor 2, con el eje en posición en un proceso de ensamble, se dispone entonces para evitar el movimiento relativo al eje en operación. El rotor 2 se ubica en el intermedio de las porciones extremas 9a y 9b. En dependencia de cómo se use el dispositivo 1, en términos de su aplicación operativa, el eje puede usarse para proporcionar una entrada o salida rotativa.

Como es evidente, dado que el pistón 5 es de unas dimensiones relativamente amplias, la abertura 3a del obturador 3 debe ser en consecuencia proporcionada, con el fin de permitir que el pistón pase a través de la abertura. Se apreciará, y es hasta cierto punto evidente en los dibujos, que el límite de la abertura 3a debe configurarse/perfilarse adecuadamente para tomar en cuenta el movimiento relativo entre el pistón y el disco obturador.

El rotor 2 se proporciona con un puerto (interno) 10 que se extiende desde la superficie 2a a través de la opuesta, o lo que podría denominarse superficie 'trasera', del rotor, ya que se extiende lejos de la superficie del rotor 2a en una dirección generalmente axial.

Como se describirá más adelante, esto permite convenientemente que el fluido se transfiera hacia o desde la cámara anular o de trabajo del dispositivo. Este puede ser, por ejemplo, un fluido comprimido.

Se hace referencia ahora a las Figuras 2, 3 y 4, en relación a la estructura y configuración del estator 4. Como puede verse en la Figura 2, el estator 4 comprende dos partes, 4a y 4b.

Como puede verse en las Figuras 2a y 3a, estas dos partes se unen durante el ensamble para alojar tanto el rotor como el disco obturador. La parte del estator 4a puede verse como la parte que acomoda tanto el rotor como el disco obturador. La parte 4a se forma de dos porciones en parte cilíndricas que se disponen sustancialmente ortogonales entre sí.

En esta modalidad las dos porciones son integrales, con la porción que recibe el disco obturador 3 que se muestra como 4a'. Esta parte también incluye una porción 4a" que se dispone para recibir una respectiva porción extrema 9a del eje 9, así como también un respectivo cojinete de rotación 20.

La parte 4b incluye una porción sustancialmente cilíndrica 4b" que se dispone para recibir un cojinete 20 y la porción del extremo del eje 9b.

En dependencia de la parte 4b, se proporciona una formación 15, que en este ejemplo puede describirse como una espiga. Este elemento proporciona un puerto, tal como un puerto de salida, para el fluido de trabajo del dispositivo. La formación 15 comprende un pasaje 16, que forma un conducto entre las aberturas 16a y 16b. La abertura 16b se proporciona en una cara 17 de la parte 4, y el puerto 10 descrito anteriormente del rotor 2 se dispone para entrar periódicamente en registro con la abertura 16b.

La superficie 17 se dispone para enfrentarse y encontrarse en cooperación cercana con la superficie trasera (sin referencia) del rotor 2.

Esto significa que a medida que el rotor 2 gira y el puerto 10 se alinea con la abertura 16b, se abre un pasaje a través del cual el fluido puede entrar y/o salir de la cámara anular 100.

Durante el ensamble o la fabricación del dispositivo 1, las partes 4a y 4b pueden unirse rígidamente por medio de sujetadores o de alguna otra manera.

Las Figuras 3a y 3b muestran la disposición de los agujeros de intersección que se encuentran en el estator 4a, que acomoda convenientemente tanto el paso del pistón como la recepción del obturador, y en combinación forman otro puerto para la comunicación de fluidos a la cámara de trabajo. En una modalidad de compresor, este puerto puede ser un puerto de entrada.

El obturador y el rotor se mantienen en sincronía por la transmisión. El engranaje dentado 13 de las Figuras 2 y 3 muestra parte de tal transmisión.

Con referencia a la Figura 4, puede verse que, en la condición de ensamble, el rotor 2 y el estator 4 definen la cámara anular 100. El eje 9, que se monta de manera giratoria por los cojinetes 20, se dispone para girar alrededor de un eje A-A. Como se aludió anteriormente, además del puerto que se proporciona por el pasaje 16, que típicamente proporciona un puerto de salida en una modalidad del compresor del dispositivo, que se forma en el estator 4, también se proporciona un puerto (agujeros de intersección de la Figura 3) que en una modalidad similar proporciona una entrada para el fluido de trabajo. En uso, una transmisión entre el rotor y el obturador asegura la sincronización requerida. Si el dispositivo 1 se usa como un compresor, puede unirse una fuente motriz o de accionamiento adecuada a una porción extrema 9a o 9b del eje 9 o al eje 7 de los medios de obturación o a otra parte de la transmisión.

La Figura 5 sirve para ilustrar la característica geométrica del rotor 2 del dispositivo 1. El rotor 2 puede describirse como asimétrico. Esta asimetría es con respecto a un plano P-P, que se extiende a través y biseca el rotor 2, en su punto medio 14. Su punto medio puede describirse como el que se encuentra a medio camino entre las porciones extremas distales 12a y 12b, que definen y limitan la extensión axial de la superficie 2a.

El plano P-P es también ortogonal al eje de rotación A-A. Puede verse que la superficie cóncava (en sección transversal) 2a es asimétrica alrededor al plano P-P. La propia superficie del rotor, como se indica por la flecha, se enfrenta generalmente lejos y hacia fuera del eje de rotación A-A. Una medida del ángulo de orientación puede determinarse al tomar una tangente T en el punto de intersección entre el plano P-P y la superficie del rotor 2a. De esta manera es posible determinar un ángulo de orientación x entre la línea tangente T-T y el plano P-P.

Como una manera alternativa de describir la orientación inclinada hacia fuera de la superficie del rotor 2a, se hace referencia a la Figura 5b. Se genera una línea recta V entre las regiones extremas distales 12a y 12b de la superficie del rotor 2a, y el ángulo de inclinación de la superficie del rotor podría determinarse al considerar el ángulo entre la línea de conexión V y el eje de rotación A-A al extrapolar la línea V, como se muestra en la Figura, y determinar el ángulo de inclinación subtendido z.

Aún otra manera más de considerar la orientación de la superficie del rotor 2a se muestra en la Figura 5c. En la Figura 5c, un plano de sección transversal G (en el que se muestra la sección transversal de la Figura) es un plano generador, que es el plano en el que la circunferencia circular del disco define la superficie 2a. Luego se dibuja una línea de referencia L sobre G, a lo largo de su intersección con un plano normal al eje del rotor (que es coincidente con el punto de intersección del eje del disco en el plano generador). Un plano Q es un plano normal a G, coincidente con el eje del disco y la línea de referencia L. En el caso preferido de un disco que se posiciona perpendicularmente, Q es paralelo a P (véase la Figura 5b). La extensión de la cámara se define entonces en el plano G por dos ángulos (alfa1 y alfa2) alrededor del eje del obturador desde L. Una cámara de trabajo asimétrica puede definirse como una donde alfa1 y alfa2 no son iguales. Alfa1 y alfa2 pueden ser de sentido opuesto alrededor de L. Como un ejemplo, los dos ángulos pueden ser de 15 grados y 65 grados, respectivamente. Sin embargo, más generalmente, los ángulos pueden encontrarse en los intervalos alfa1: 0-30 grados y alfa2: 50-90 grados, respectivamente. Estos intervalos corresponden a un intervalo angular de 60 grados a 25 grados para el ángulo z descrito anteriormente.

Son numerosas y significativas las ventajas del dispositivo descrito anteriormente.

Tener un puerto o puertos a través del rotor que se comunican con un puerto o puertos adicionales en el estator permite que el flujo de fluido hacia o desde la cámara anular sea controlado o valvulado efectivamente.

El dispositivo 1 permite un ensamble más fácil del rotor y del disco obturador. Dado que el rotor no se envuelve simétricamente alrededor del disco, el orden de ensamble puede lograrse de más maneras diferentes, de manera que el estator puede diseñarse para un coste más bajo y/o una fabricación más precisa. Por ejemplo, en algunos dispositivos de pistón y cilindro conocidos, el disco obturador tiene que insertarse radialmente con respecto al rotor. En el dispositivo 1, el rotor también puede ensamblarse convenientemente a lo largo del eje A-A sobre el disco obturador.

El dispositivo 1 permite la inclusión de un pistón 5 más rígido. Debido a que la cámara 100 recibe alrededor de 90° del obturador (en lugar de alrededor de 45° en la técnica anterior), el pistón se apoya mejor, por lo que es más rígido para un grosor dado.

Dado que no es necesario que el disco del obturador se ajuste dentro de las limitaciones radiales de la cámara anular, el obturador y el rotor pueden dimensionarse independientemente (mientras se logra un volumen deseado de la cámara de trabajo), lo que da flexibilidad de diseño para los tamaños relativos de los componentes y las cargas de los cojinetes, en comparación con algunos tipos conocidos de dispositivos de pistón y cilindros rotativos.

Puede lograrse un diámetro de rotor más pequeño para dimensiones de cámara dadas. El rotor no tiene que extenderse radialmente más allá de la cámara, lo que significa que para una sección transversal y un volumen de cámara dados, el diámetro máximo del rotor es más pequeño. Esto reduce el coste, la distorsión durante el funcionamiento y reduce el tamaño total de la máquina.

Además, debido a la flexibilidad de diseño como se describió anteriormente, la cámara puede diseñarse para que tenga una sección transversal mayor y, por tanto, un diámetro exterior más pequeño para un volumen de cámara dado. Esto, en combinación con el punto precedente inmediatamente anterior, significa que el rotor puede tener un diámetro exterior significativamente menor que el posible con los diseños de rotor conocidos.

En relación con los dispositivos existentes, también pueden lograrse cargas de cojinetes reducidas. La cámara tiene una relación de área de superficie a volumen menor.

Esto significa que las fuerzas que se ejercen por el fluido de trabajo (debido a que su presión es diferente a la presión externa o atmosférica) serán generalmente menores. Específicamente, pueden reducirse las fuerzas axiales y radiales que se ejercen sobre el rotor.

Dado que la estructura del rotor es ahora (generalmente) interna de la cámara, sin necesidad de ningún otro rebaje una vez ensamblada, puede hacerse mucho más rígida. Esto puede verse como una reducción en la longitud de las secciones de paredes delgadas del rotor. Un rotor más rígido significa menos deformación durante el funcionamiento, lo que puede reducir las holguras alrededor de la cámara de trabajo durante la operación y puede reducir la cantidad de fugas de fluido de trabajo.

Cargas de cojinetes reducidas. Además de las fuerzas reducidas que se ejercen por el fluido de trabajo, el diseño del rotor permite colocar simplemente un cojinete a cada lado de la cámara, mientras que los diseños de rotor conocidos requieren que la cámara sobresalga de los cojinetes. Esto reduce en gran medida las cargas de los cojinetes, lo que aumenta la vida útil y/o reduce el tamaño/coste de los cojinetes.

Fuga reducida. Debido a la reducción de la superficie/volumen, como se describe anteriormente, las trayectorias de fuga tienen una extensión más pequeña para un volumen de cámara dado.

Dimensiones de fundición máximas reducidas, a partir de piezas más sencillas y pequeñas, al asumir que se funden las piezas del rotor principal y del alojamiento, lo que puede reducir el coste de fundición al permitir el uso de máquinas más pequeñas. La velocidad de corte de mecanizado también puede ser más rápida (o la tolerancia puede ser más fina), ya que puede ser más sencillo apoyar el rotor más cerca de las caras mecanizadas.

El rotor puede ajustarse a presión al eje o ensamblarse de cualquier otra manera al eje como se mencionó anteriormente, lo que reduce la complejidad de fabricación ya que las dos partes constituyentes pueden ser más sencillas de fabricar que si se hacen como un único componente. Este ensamble también permite que el rotor y el eje empleen diferentes materiales en su construcción.

Se hace referencia a las Figuras restantes que muestran algunos ejemplos de variantes de modalidades, pero todas siguen incorporando el mismo principio que el descrito anteriormente. En primer lugar, se hace referencia a la Figura 6, que muestra una variante del engranaje dentado de transmisión 106 separado del disco obturador 3, y de esta manera permite una cámara más grande (como puede verse en la abertura modificada 103' y el pistón 5').

Las Figuras 7A y 7B muestran una modalidad alternativa en la que el rotor incluye extensiones axiales 102a y 102b que pueden usarse para mejorar el sellado al proporcionar una mayor área de sellado. Aunque la superficie 102b puede ser geométricamente continua con la superficie 2a; 102b no es funcionalmente una continuación de 2a ya que no define un aspecto de la cámara de trabajo.

Las Figuras 8a y 8b muestran una modalidad en la que el eje 9 se extiende sustancialmente solo en una dirección desde el rotor. Esto significa que se requiere que se apoye por cojinetes separados solo en ese mismo lado del rotor. Mientras esto aumenta las cargas de los cojinetes para una cámara dada, puede ser ventajoso de otras maneras, tal como sistemas de aceite para cojinetes más compactos, o para distanciar los cojinetes de las temperaturas generalmente aumentadas alrededor de la cámara de trabajo.

Las Figuras 9, 10, 11 y 12 muestran variantes de modalidades de un rotor en las que las regiones traseras 150 del rotor pueden definirse por socavones o espacios en esa región, lo que demuestra que el cuerpo de la superficie del rotor no debe ser necesariamente sólido. Las regiones 150 pueden definirse en parte por una pared trasera o cara que se indica generalmente por el número de referencia 151. En la Figura 9, la cara trasera 151 es sustancialmente plana, lo que es sencillo de mecanizar y resulta en una gran rigidez, pero aumenta el volumen del puerto 110, lo que puede conducir a una disminución del rendimiento. En la Figura 10, la cara trasera 151 tiene una curvatura similar a la superficie 2a, de manera que el rotor tiene un grosor generalmente constante. Esto puede reducir el volumen del puerto 10, pero es más complicado de mecanizar. En la Figura 11, la cara trasera 151 es sustancialmente troncocónica, lo que es más económico de mecanizar (o puede permitir que se mecanice repetidamente con una mayor precisión), mientras que también minimiza el volumen del puerto 10. Finalmente, en la Figura 12, la superficie 151 se compone tanto de una porción troncocónica como de una porción plana. Esto sirve para reducir el volumen del puerto 10, reducir el coste de fabricación y también para aumentar la rigidez del rotor 2, para resistir mejor la distorsión.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de pistón y cilindro rotativo que comprende:

un rotor (2), que comprende una superficie de rotor (2a),

un estator (4),

un obturador rotativo (3),

un pistón (5) que se extiende desde la superficie del rotor,

la superficie del rotor y el estator definen juntos una cámara anular (100), y el pistón se dispone para girar, a través de la cámara anular, y la superficie del rotor es una superficie curvada que se orienta como inclinada a un plano (P-P) sustancialmente perpendicular al eje de rotación (A-A) del rotor y la superficie del rotor se enfrenta generalmente lejos de o hacia afuera del eje de rotación del rotor,

la superficie del rotor tiene un perfil generalmente acampanado, cuando se ve en sección transversal axial, y se extiende entre una primera región extrema de la superficie del rotor (12a) y una segunda región extrema de la superficie del rotor (12b), y la primera región extrema de la superficie del rotor se separa a lo largo del eje de rotación (A-A) del rotor con respecto a la segunda región extrema de la superficie del rotor, y una de las regiones extremas de la superficie del rotor tiene una extensión radial mayor que la otra región extrema, y el dispositivo caracterizado porque comprende un ensamble de transmisión que comprende componentes de engranaje que incluyen un engranaje dentado (106), que asegura que la temporización del obturador permanezca en sincronía con el rotor.

2. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 1, en el que la orientación de la superficie del rotor (2a) se desplaza angularmente del plano perpendicular (P-P).

3. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 2, en el que el desplazamiento angular se encuentra sustancialmente en el intervalo de 30 a 60 grados.

4. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 3, en el que el desplazamiento angular se encuentra sustancialmente en el intervalo de 40 a 50 grados.

5. Un dispositivo como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en el que la superficie del rotor (2a) presenta una orientación angular enfrentada que es angularmente intermedia del plano perpendicular (P-P) y un segundo plano que es ortogonal al mismo que incluye el eje de rotación (A-A).

6. Un dispositivo como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, que comprende un eje de rotación (9a; 9b) que se extiende desde al menos un extremo axial del rotor (2).

7. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 6, en el que el eje (9a; 9b) comprende porciones extremas que se extienden cada una desde un extremo axial respectivo del rotor (2).

8. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 6 o 7, en el que el rotor (2) comprende una abertura pasante a través de la cual se extiende o se recibe el eje (9a; 9b).

9. Un dispositivo como se reivindica en cualquier reivindicación anterior, en el que la superficie del rotor (2a) se proporciona con un puerto (110) para permitir la comunicación de fluido entre la cámara anular (100) y un espacio externo de la cámara,

10. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicación 9, en el que el puerto (110) comprende una abertura que se extiende a través de una abertura en una superficie trasera (115) del rotor, cuya superficie trasera se encuentra axialmente separada en una dirección del eje de rotación (A-A).