MXPA05010533A - Maquina con piston rotatorio. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a una maquina de piston giratorio, especialmente un compresor, una bomba o un motor, que comprende un piston giratorio que define camara de trabajo con volumenes variables y se localiza en un cilindro (1) provisto con dos paredes laterales y una cubierta curva. El piston se puede hacer girar alrededor de dos ejes (7, 8) paralelos giratorios, verticalmente con relacion a las paredes laterales del cilindro, y se puede desplazar en dos direcciones ambas verticalmente entre si y con relacion a los ejes paralelos giratorios. Para este fin, el piston (2) se proporciona con dos arboles (71, 81) guia que tienen ejes paralelos giratorios, los arboles guia (71, 81) que se proporcionan con un elementos (5, 6) guia, de manera preferente correderas o cojinetes, en una direccion vertical con relacion al los ejes (7, 8) giratorios, en el cual el piston (2) se coloca de forma desplazable por medio de elementos deslizantes (3, 4), de manera preferente ranuras o forros.

Description

MÁQUINA CON PISTÓN ROTATORIO Descripción El invento se refiere a las máquinas con pistón rotatorio que limitan los espacios de trabajo y con volumen de variación alternada, por ej . compresor, bomba o motor, en los que, el pistón se encuentra dispuesto en un cilindro formado por dos paredes laterales y cubierta curvada, cuya curva forma el lugar geométrico de las cúspides del pistón en su movimiento rotatorio alrededor de dos ejes de giro, a la vez con el pistón, colocado en el árbol portador ya sea en forma desplazable en dirección perpendicular a su árbol o girable por medio de una pieza excéntrica de soporte unido al árbol portador, está unido en forma desplazable en sentido perpendicular a los ejes de giro un anillo guía ubicado en la pared lateral o unido en la pared lateral en forma girable, eventualmente también desplazable con respecto al árbol de soporte en dirección perpendicular a su eje de giro.

Ya se conoce la disposición, cuando el pistón realiza un movimiento rotatorio simple, está ubicado excéntricamente en la cubierta circular y dotado con juntas desenca ables que llenan la distancia variable entre el pistón y la cubierta circular y al mismo tiempo limitan los espacios de trabajo variables entre el pistón y la cubierta de cilindro. Sin embargo, esta disposición no permite grandes presiones ni temperaturas, así pues se lo puede utilizar sólo como máquina soplante .

Continuando, se conoce la disposición, cuando el pistón ejecuta un movimiento rotatorio complejo, es decir un movimiento rodante, en particular por medio de ruedas dentadas se genera una circunsferencia mayor, por ej . con la circunsferencia central de rueda con dentado interior por una circunsferencia menor inmovible, por ej . por la circunsferencia central de rueda con dentado exterior. Las relaciones de diámetros de ambas circunsferencias determinan el número de cúspides del pistón que circunscriben curva idéntica y también el número de espacios de trabajo limitados por el pistón. Si esta relación es 2:1, el pistón tiene dos cúspides y limita dos espacios de trabajo, si esta relación es 3:2 el pistón tiene tres cúspides y limita tres espacios de trabajo, etc. La desventaja de esta disposición se manifiesta cuando el número de cúspides del pistón es mayor a dos, la curva de la cubierta tiene una forma muy desfavorable para el motor de combustión y además la relación entre el mayor y el menor volumen del espacio de trabajo, por principio, está limitado. La disposición con dos cúspides por cierto puede proporcionar espacio de combustión más fabvorable y relación más favorable de espacio de trabajo máximo y mínimo, pero, igualmente por principio, proporciona relación desfavorable de superficie del pistón, bajo la acción de la presión de trabajo, hacia el mayor diámetro crítico posible del eje, en el que se encuentra el eje. Por eso esta disposición no es conveniente para motores, sino sólo para sopladores o bombas y compresores con pequeña presión de trabajo.

A continuación, el modo de movimiento de pistón con dos cúspides es conocido, durante su movimiento estas cúspides trazan la curva denominada conchoide. En esta construcción el pistón en el cilindro, descansa en dos ejes juntos paralelos, en forma desplazable en la dirección perpendicular a sus ejes de giro, a la vez los movimientos de desplazamiento del pistón con respecto a los ejes individualmente, son mutuamente perpendiculares. Uno de estos ejes sirve como árbol soporte y el segundo como árbol guía, al mismo tiempo ambos ejes descansan siempre en una pared lateral. Para que ambos ejes se puedan colocar en ambas paredes laterales, uno de ellos está adecuado con hueco, en forma de casquillo por el que pasa el segundo eje. Según otras construcciones conocidas, uno de los ejes puede ser reemplazado por uno o varios bulones que sobresalen de una pared lateral, en estos se desplaza o gira el pistón. También el árbol soporte, en el que, el pistón se encuentra colocado móvilmente, en otra construcción puede ser reemplazado por un eje con bulón acodado, en el que el pistón puede girar, a la vez, como ya se indicó, el eje guía está reemplazado por bulones. También estas construcciones de conchoide tienen insuficiencia común, en particular capacidad insuficiente del árbol soporte y guía de pistón de poca precisión, sensible al desgaste. Por eso estas construcciones, aun cuando son conocidas desde comienzos del siglo XX, no se han impuesto y quedaron sólo en la etapa de idea.

Las desventajas del estado actual de la técnica son superadas por la máquina con pistón rotatorio asentado en un cilindro. La máquina se distingue porque con el pistón colocado en un árbol soporte, ya sea en forma desplazable en el sentido perpendicular al eje del árbol soporte o en forma giratoria por medio de una pieza excéntrica unida al árbol soporte, está unido en forma desplazable por lo menos un anillo guía colocado en la pared lateral o en forma giratoria en la pared lateral, eventualmente también en forma desplazable con respecto al árbol soporte en sentido perpendicular al eje de su giro. Otra característica del invento es, que el anillo guía tiene su cara frontal con vista opuesta al pistón y asentado en forma desplazable, en sentido perpendicular a su unión móvil con el pistón, está unido con un deslizador auxiliar colocado en forma giratoria en la pieza excéntrica guía, asentada en el árbol soporte paralelamente con la pieza excéntrica y respecto a ella girado en 180 grados. Al realizar la disposición de dos o más cilindros lado a lado, el deslizador auxiliar está formado por el pistón del cilindro vecino, a la vez, los sentidos de la unión desplazable del anillo guía con los diferentes pistones son mutuamente perpendiculares. De acuerdo a la última característica, el invento se distingue porque, los espacios entre los miembros de deslizamiento, por ej . bulones o piezas sobresalientes, eventualmente deslizador auxiliar, por un lado y entre los miembros guías, por ej . con casquillos o con ranuras, por el otro lado, se encuentran cerrados y dotados con orificios para la entrada y salida de lubrificación.

El invento está ilustrado detalladamente en los diseños adjuntos, en la fig. 1 se presenta esquemáticamente y en la fig. 2 en corte, se ilustra el principio de construcción de la conchoide, en la fig. 3 se ilustra otra ejecución según el invento, donde el pistón es guiado por los anillos guías y a continuación asentado en la pieza excéntrica soporte unido con el árbol soporte, en la fig. 4 y 5 esquemáticamente y en la fig. 6 en corte, se encuentran ilustradas otras ejecuciones del invento.

Fig. 1, en la cubierta curvada 1 del cilindro se encuentra el pistón 2 dotado con ranuras perpendiculares mutuamente 3,4, los que forman miembros deslizadores 2. Por medio de estas ranuras 3,4, el pistón 2 es colocado en dos elementos guías 5,6 unidos fijamente siempre con uno de los árboles 71, 81, cuyos ejes 7,8 son paralelos. Según la fig. 2, la cubierta 1 del cilindro está cerrado por ambos lados con las paredes laterales 11, en las que se asientan en forma rotatoria. La disposición de los elementos de resbalamiento 3,4 y los elementos guías 5,6 en los lados opuestos del pistón y en los árboles 71,81 está ilustrada en las fig. 4 Al girar uno de los árboles 71,81_ a la vez gira el elemento guía con este unido fijamente 5,_6, el que luego gira el pistón por intermedio del elemento de resbalamiento respectivo 3_,4_, por ej . ranuras. Luego, el pistón, por intermedio de su segundo elemento de resbalamiento j4,3_, de su segundo elemento guía 6_,5 y el segundo árbol _8JL, 1, gira alrededor de su segundo eje &_,]"_· Mientras las cúspides se encuentran a igual distancia del centro del pistón 2, ambos circunscriben la curva de la cubierta _1 , la que junto con las uniones de ambas cúspides conforma dos espacios separados entre si .

El movimiento rotatorio simultáneo del pistón _2 alrededor de dos ejes perpendiculares 7,8 origina, que en el movimiento a lo largo de la cubierta 1, una curva de uniones de cúspidesd del pistón 2 se aleja de esta cubierta 1, mientras que la segunda curva de uniones se acerca a esta cubierta 1. Al girar el árbol 180° el espacio entre una de la uniones de cúspides del pistón 2 y la cubierta 1 aumenta desde el mínimo al máximo, mientras que el espacio entre la segunda curva de uniones disminuye desde el máximo al mínimo. Si la cubierta 1 y/o las paredes laterales 11 del cilindro están dotadas por un lado con entrada y en el lado opuesto con salida para fluidos líquidos o gaseosos, luego girando solamente con uno de los árboles, en un lado se comienza a aspirar este fluido al espacio entre la cubierta 1 y el pistón 2 y en el lado opuesto se comienza a expulsar de este espacio. En este caso, la máquina trabaja como bomba o compresor. Si a un lado del cilindro, al espacio entre la cubierta 1 y el pistón 2, se alimenta fluido comprimido, luego por la presión en la superficie formada por la línea de uniones de cúspides y el ancho del pistón 1, surge una fuerza que cruza a distancia de un eje de rotación 7 y origina un momento con respecto a este eje. Debido a este momento gira el árbol 71 y con esto el pistón 2 y también el segundo árbol 81.

En una de las ejecuciones del invento se utiliza como soporte solamente uno de los árboles 71,81 y se coloca en ambas paredes laterales 11_, mientras que el segundo es reemplazado por el anillo guía 72,82, que también está colocado en forma giratoria en la pared lateral 11 y que está igualmente dotado con elemento guía 51,61 unido con el elemento de resbalamiento 31,41 en el pistón 2_. El propio pistón del invento es de distinta ejecución, dispuesto en forma giratoria, por ej . por medio de rodamiento, en la pieza excéntrica portadora 10, colocado en el árbol soporte 91 asentado en forma giratoria, en particular, en ambas paredes laterales 11. El árbol soporte 91 cruza por los anillos guía 72,82 y su eje descansa en el plano de los ejes 7,8 de los anillos guía 72,82, y esto en la mitad de la distancia entre ellos. La excentricidad de la pieza excéntrica soporte 10 es igual a la mitad de distancia entre los ejes 7,8. Durante la rotación del pistón 2, guiado por los anillos guía 72,82, el centro de la pieza excéntrica soporte 10 se desplaza por idéntica trayectoria con centro en el pistón 2. La carga del pistón 2 es luego, transferido completamente por la nueva pieza excéntrica 10 y el árbol soporte 91, así pués los anillos guía 72,82 no sufren el efecto de la presión. En la ejecución según la fig. 3 es posible transferir grandes presiones al pistón.

Según el invento es posible, en la disposición mencionada primeramente con árbol guía 71 adecuado como árbol soporte, asentar el anillo guía 72,82 en la pared lateral 11 o en la pared lateral 11 y simultáneamente también en forma desplazable con respecto al árbol guía 71 adecuado como árbol soporte. Este asiento desplazable puede ser ejecutado tanto sobre o dentro en en la pared lateral 11, como en forma conjunta con esta pared lateral 11. En este caso no se utiliza ni el árbol soporte 91 ni la pieza excéntrica 10 y la carga del pistón se transmite por el árbol 71 suficientemente dimensionado y asentado por ambos lados. Cambiando la distancia entre los ejes de giro del anillo guía 72,82 y el árbol guía 71 formado como soporte, se puede, sin interrupción y con la máquina en marcha, cambiar la relación entre el espacio máximo y mínimo entre la línea de unión de cúspides y la cubierta curvada y con esto el volumen aspirado y expulsado del fluido, así como la magnitud del momento con respecto al eje de giro 7. En la conformación de por lo menos dos de estas máquinas así dispuestas uno tras otro según el invento, por ej . una como bomba y la otra como motor a gas o a fluido líquido, durante el desplazamiento del anillo guía 72,82 con respecto al árbol 81, cambia sin interrupción tanto la relación del número de revoluciones así como la relación de los momentos de ambas máquinas unidas .

En la ejecución con pieza excéntrica soporte 10 y árbol soporte 91, según el ejemplo de ejecución de otra característica del invento, está unido el funcionamiento de ambos anillos guías, de modo que, el anillo guía 72,82 se encuentra dispuesto solamente en un lado del pistón 2 y adecuado de acuerdo a la fig. 6, de manera que, excepto el elemento guía 51,61 dispuesto en el lado opuesto al pistón, lleva, a continuación, en el lado opuesto al pistón todavía el elemento guía auxiliar 52,62, en el que descansa en forma deslizable, el deslizador 14 colocado de modo girable en la pieza excéntrica auxiliar 15. Esta pieza excéntrica auxiliar cuenta con igual excentricidad como la pieza excéntrica soporte 10 y está dispuesta fijamente en el eje soporte 91 girado en 180° respecto a la pieza excéntrica 10. Así se puede unir ambos anillos guía en uno de ambos sitios de asentamiento. Sin embargo, es evidente que por razones de fabricación, es más ventajoso ubicar el anillo guía unido en lugar del anillo guía 82, es decir, de forma que su elemento guía 61 se encuentre en el elemento de resbalamiento 41 del pistón 2 asentado de modo desplazable en sentido perpendicular a la línea de unión de ambas cúspides del pistón 2.

Todas las máquinas con partes móviles tienen una serie de lugares que es necesario lubrificar, eventualmente enfriar. En la máquina del invento, para esto, no es necesario emplear bomba separada, ya que de acuerdo a una de las características del invento es posible emplear uno de los espacios variables de las piezas que se encuentran en mutuo movimiento, por ej . entre los elementos de deslizamiento 3,4,31,41 en su caso con el deslizador 14 en un lado y entre los elementos guía 5,6,51,61,52,62 por el otro lado, como bomba para lubrificación y/o fluido de enfriamiento, siempre que estos espacios se cierren en los laterales y se doten de orificios de entrada y salida para el fluido indicado. De este modo, se pueden prescindir las bombas normalmente caras y pesadas, pero durante el bombeo del fluido al interior de la máquina, es posible este fluido lubricante y/o de enfriamiento llevar por subpresión a través de los lugares de lubricación y/o enfiramiento, asi pues el consumo de estos fluidos es ínfimo.

El invento, tanto por los ejemplos de ejecución así como por otras ejecuciones derivadas de las reivindicaciones de patente, en comparación con las conocidas máquinas de pistón es ventajoso porque con respecto a las máquinas de pistón desplazable, es menor, más liviano y perfectamente equilibrable; con respecto a las máquinas de engranaje tiene mayor rendimiento y menor ruido; con respecto a las máquinas con pistón de rodado por medio de ruedas dentadas, cuenta con mejor transmisión de fuerzas y menor consumo de fluido de lubricación y con respecto a otras máquinas de conchoide, cuenta con mejor transmisión de fuerzas y guía de pistón de mayor precisión y finalmente con respecto a todas las máquinas mencionadas tiene la posibilidad de cambiar sin interrupción la magnitud máxima del espacio de trabajo. En las máquinas según el invento, tampoco existe relación directa del diámetro de árbol con la superficie de carga del pistón, lo que posibilita su empleo a altas presiones, por ej . en los motores de combustión, o de presiones muy altas, por ej . en las bombas hidráulicas.

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Máquina con pistón rotatorio que limita los espacios de trabajo y volumen variable de modo alternado, por ejemplo compresor, bomba o motor, donde el pistón se encuentra en un cilindro, formado por dos paredes laterales y cubierta curvada, asentado tanto en forma rotatoria alrededor de dos ejes juntos paralelos de rotación, perpendiculares a las paredes laterales del cilindro, y por otra parte en forma desplazable en dos sentidos perpendiculares mutuamente y también paralelos a los ejes de rotación, caracterizado por lo menos por un anillo guía (72,82) asentado en la pared lateral (11) o en la pared lateral (11) en forma rotatoria, en su caso también en forma desplazable con respecto al árbol soporte (91) en sentido perpendicular a su eje de rotación, cuyo anillo guia (72,82) está unido en forma desplazable con el pistón (2) , asentado en el árbol soporte (91) ya sea en forma desplazable en sentido perpendicular al eje del árbol soporte (91) , o en forma rotatoria por medio de la pieza excéntrica soporte (10) unido con el árbol soporte (91) .

2. La máquina según el punto 1 se distingue porque, el anillo guía (72,82) con su cara frontal colocada en forma opuesta al pistón (2) , está unido, en forma desplazable en el sentido perpendicular a su unión desplazable con el pistón (2) , con el deslizador auxiliar (14) asentado en forma rotatoria en la pieza excéntrica guía (15) , la que está colocada en el árbol soporte (91) en forma paralela con la pieza excéntrica soporte (10) y respecto a aquel girado en 180 grados.

3. La máquina con pistón rotatorio según los puntos 1 y 2 se distingue porque, en los espacios entre los elementos de resbalamiento (3,4,31,41), por ej . bulones o partes sobresalientes, eventualmente deslizador (14) en un lado y entre los elementos guía (5,6,51,61,52,62), por ej . caequillos o ranuras en el otro lado, están cerrados y dotados con orificios para la entrada y salida de lubrificación.

4. La máquina con pistón rotatorio según el punto 2 se distingue porque, en la disposición de dos o más cilindros lado a lado, el deslizador auxiliar (14) está formado por el pistón (2) del cilindro vecino, a la vez, los sentidos de uniones de desplazamiento de los anillos guías (72,82) con los diferentes pistones son mutuamente perpendiculares. 5 RE SUMEN La invención se refiere a una máquina de pistón giratorio, especialmente un compresor, una bomba o un motor, que comprende un pistón giratorio que define cámara de trabajo con volúmenes variables y se localiza en un cilindro (1) provisto con dos paredes laterales y una cubierta curva. El pistón se puede hacer girar alrededor de dos ejes (7, 8) paralelos giratorios, verticalmente con relación a las paredes laterales del cilindro, y se puede desplazar en dos direcciones ambas verticalmente entre si y con relación a los ejes paralelos giratorios. Pare este fin, el pistón (2) se proporciona con dos árboles (71, 81) guía que tienen ejes paralelos giratorios, los árboles guía (71, 81) que se proporcionan con un elementos (5, 6) guía, de manera preferente correderas o cojinetes, en una dirección vertical con relación al los ejes (7, 8) giratorios, en el cual el pistón (2) se coloca de forma desplazable por medio de elementos deslizantes (3, 4), de manera preferente ranuras o forros .