ES2202036T3 - Maquina hidraulica diferencial con movimiento de vaiven, en particular motor hidraulico diferencial. - Google Patents

Abstract

Máquina hidráulica diferencial, en particular, un motor hidráulico diferencial, que comprende: - una envuelta (2); - un pistón diferencial (15) apropiado para deslizar en movimiento alternativo dentro de la envuelta, comprendiendo el pistón dos partes (15a, 15b) de diámetro diferente apropiadas para desplazarse dentro de dos cámaras correspondientes (7, 6) de la envuelta; - medios de conmutación hidráulica (C) para la alimentación y la evacuación de las cámaras respectivas, siendo accionados estos medios de conmutación por el pistón (15) y pudiendo tomar dos posiciones estables con respecto al pistón; - medios de mando para un cambio brusco de la posición de los medios de conmutación con respecto al pistón, que comprenden medios elásticos (E) apropiados para acumular energía; - y medios de disparo apropiados para liberar, al final del recorrido del pistón, la energía acumulada por los medios elásticos y para provocar el cambio brusco de posición de los medios de conmutación, comprendiendo estos medios de disparo medios de empuje que se apoyan al final del recorrido del pistón contra topes fijos con respecto a la envuelta, caracterizado por el hecho de que: - los medios de conmutación (C) son llevados por una linterna (26) con pared lateral (27) coaxial con el pistón (15), accionada por este pistón pero pudiendo tomar dos posiciones diferentes estables con respecto al pistón, - y los medios elásticos (E) están dispuestos en el exterior de la linterna (26) y son guiados interiormente por la pared lateral (27) de esta linterna.

Description

Máquina hidráulica diferencial con movimiento de vaivén, en particular motor hidráulico diferencial.

La invención se refiere a una máquina hidráulica diferencial, en particular, un motor hidráulico diferencial, del tipo que comprende:

- una envuelta;

- un pistón diferencial apropiado para deslizar en movimiento alternativo dentro de la envuelta, comprendiendo el pistón dos partes de diámetro diferente apropiadas para desplazarse dentro de dos cámaras correspondientes de la envuelta;

- medios de conmutación hidráulica para la alimentación y la evacuación de las cámaras respectivas, siendo accionados estos medios de conmutación por el pistón y pudiendo tomar dos posiciones estables con respecto al pistón;

- medios de mando para un cambio brusco de la posición de los medios de conmutación con respecto al pistón, que comprenden medios elásticos apropiados para acumular energía;

- y medios de disparo apropiados para liberar, al final del recorrido del pistón, la energía acumulada por los medios elásticos y para provocar el cambio brusco de posición de los medios de conmutación, comprendiendo estos medios de disparo medios de empuje que se apoyan al final del recorrido del pistón contra topes fijos con respecto a la envuelta.

Un motor hidráulico diferencial de este tipo, es conocido, por ejemplo, por el documento EP-B-0255791, o por el documento US-A-5505224, y puede servir para un dispositivo de inyección de un aditivo a un fluido principal. Los medios elásticos están constituidos por muelles de pequeño tamaño con respecto a las piezas que constituyen el conjunto del mecanismo. Estos muelles actúan transversalmente a la dirección de desplazamiento del pistón y necesitan medios de reenvío de tipo biela, montados rotatorios alrededor de ejes de rotación, que son, generalmente, ortogonales, o al menos secantes, a las líneas de acción de los esfuerzos desarrollados por los muelles.

De acuerdo con el documento FR-A-2619165, se conoce un motor hidráulico que, según la variante de la Fig. 2, comprende medios elásticos que ejercen un esfuerzo según el eje geométrico de desplazamiento del pistón. El muelle está dispuesto alrededor de un vástago en el interior de un marco provisto en sus lados longitudinales de dientes que cooperan con piñones que mandan una excéntrica y un sistema de biela. La disposición del muelle según el eje del pistón permite una simplificación en lo que concierne a la transmisión de los esfuerzos ejercidos por este pistón, pero el muelle sigue siendo de dimensión reducida y el conjunto del sistema es relativamente complicado.

Se conoce, igualmente, de acuerdo con el documento DE-A-197 28 179, un motor hidráulico que comprende un pistón diferencial con movimiento alternativo que se invierte automáticamente, en particular, para un dispositivo de dosificación volumétrica. De acuerdo con este documento, el motor no comprende medios de bloqueo mandados de modo que no hay conmutación secuencial, garante de repetitividad y de fiabilidad. El bloqueo es, esencialmente, hidráulico y la conmutación es provocada solamente por equilibrios de presión generados por una acción directa sobre elementos de estanqueidad. Los muelles previstos en este motor no provocan directamente la conmutación.

El documento EP-A-0 161 614 muestra un motor hidráulico diferencial en el cual los medios de disparo comprenden bielas sometidas a la acción de medios elásticos dispuestos transversalmente. El cambio de posición de las válvulas, y la inversión del movimiento, se producen con impacto de un pasador contra otra pieza. Estos choques son fuente de ruido y perjudiciales para la longevidad del motor.

El documento US-A-5 513 963 muestra un motor hidráulico diferencial en el cual el sistema de bloqueo es pasivo, es decir, no mandado. La conmutación es provocada solamente por la acción directa de los muelles sobre los elementos de estanqueidad que acaban por equilibrar los esfuerzos de mantenimiento procedentes del bloqueo y de los efectos hidráulicos. Una concepción de este tipo no permite acumular una energía superior a la que es capaz de romper el equilibrio.

La invención tiene por objeto, sobre todo, proporcionar una máquina hidráulica, en particular, un motor hidráulico diferencial, que sea de una estructura simple, con medios elásticos que ejercen un esfuerzo según el eje geométrico de desplazamiento del pistón, y que permiten reducir los rozamientos ocasionados por la carga del muelle y las superficies de guiado. La invención tiene por objeto, también, aumentar la duración de vida útil de los dispositivos reduciendo el desgaste de las piezas. Se pretende, también, mejorar el rendimiento y la velocidad de funcionamiento de la máquina. La concepción de la máquina debe permitir una conmutación secuencial, garante de repetitividad y de fiabilidad, y permitir acumular una energía superior a la que es capaz de romper el equilibrio, a fin de tener un margen de funcionamiento elevado.

De acuerdo con la invención, una máquina hidráulica diferencial de movimiento alternativo, en particular, un motor hidráulico diferencial, del tipo definido anteriormente, comprende medios elásticos que ejercen un esfuerzo según el eje geométrico de desplazamiento del pistón, y está caracterizado por el hecho de que:

- los medios de conmutación son llevados por una linterna con pared lateral coaxial con el pistón, accionada por este pistón, pero pudiendo tomar dos posiciones diferentes estables con respecto al pistón,

- y los medios elásticos están dispuestos en el exterior de la linterna y son guiados interiormente por la pared lateral de esta linterna.

Ventajosamente, los medios elásticos comprenden un muelle coaxial con la linterna y que la rodea. En particular, el muelle es un muelle de compresión helicoidal.

Este muelle puede tener, también, un diámetro grande y una sección de hilo importante, lo que permite obtener una gran flexibilidad de funcionamiento. La sección grande del hilo del muelle le da una buena resistencia al desgaste por corrosión.

Preferentemente, la linterna está guiada en su parte inferior por una zona cilíndrica del pistón diferencial.

En cada extremo axial de la linterna está previsto, al menos, un empujador, siendo el empujador o los empujadores de un extremo independientes del empujador o de los empujadores del otro extremo de la linterna, apoyándose estos empujadores contra los medios elásticos y siendo retenidos axialmente por topes previstos en la linterna, la cual asegura el guiado de los empujadores en traslación.

El empujador inferior puede comprender una traviesa diametral provista de un vástago coaxial con el pistón, en saliente en el lado opuesto a los medios elásticos. El vástago atraviesa de modo estanco una pared transversal del pistón y hace tope, al final del recorrido inferior, contra una barra transversal que se apoya contra una parte de la envuelta. La barra puede estar montada deslizante en un soporte unido al pistón.

La traviesa diametral puede ser solidaria de un anillo que se apoya contra el reborde inferior de la linterna, rodeando este anillo la pared lateral de la linterna que comprende dos aberturas longitudinales de guiado por las cuales pasa la traviesa.

Están previstos dos empujadores superiores diametralmente opuestos que son guiados por la linterna, en particular, por las citadas aberturas longitudinales.

La linterna puede comprender un plato superior provisto, hacia el interior, de dos entalladuras diametralmente opuestas en las cuales se insertan y deslizan los empujadores superiores. El plato superior puede estar ensamblado por enclavamiento.

Los medios de conmutación comprenden, ventajosamente, válvulas.

El conjunto de la linterna, de los medios elásticos y de los empujadores, presenta una simetría axial de realización, garante del equilibrio de los diferentes esfuerzos puestos en juego, y que permite disminuir los riesgos de acuñamiento.

El mantenimiento estable de la linterna en una de sus dos posiciones con respecto al pistón, se facilita, ventajosamente, por un dispositivo de tipo de rótula de tres ejes, que comprende una biela y un disparador.

La biela está articulada, en un extremo, al plato superior de la linterna y en su otro extremo al disparador; el disparador está a su vez articulado a una pieza unida al pistón.

El disparador comprende dos extensiones diametralmente opuestas apropiadas para apoyarse contra un tope unido al pistón, respectivamente, por encima y por debajo de este tope, a consecuencia de una rotación de aproximadamente 180º, siendo cada extensión del disparador apropiada para cooperar con un saliente previsto, respectivamente, en un empujador superior y un empujador inferior, para provocar el basculamiento del disparador cuando los medios elásticos están bajo una carga suficiente.

La invención consiste, aparte de las disposiciones expuesta anteriormente, en un cierto número de otras disposiciones de las que se tratará a continuación de modo más explícito en una descripción detallada de ejemplos de realización, refiriéndose a los dibujos anejos, pero que en modo alguno son limitativos.

La Figura 1, de estos dibujos, es un corte axial vertical de un motor hidráulico diferencial de acuerdo con la invención.

La Figura 2 es una vista desde la izquierda, con respecto a la Figura 1, de elementos del motor situados en el interior de la envuelta, no estando representado el pistón diferencial.

La Figura 3 es un corte según la línea III-III de la Fig. 2.

La Figura 4 es un corte axial parcial, semejante a la Figura 1, que muestra el motor hidráulico en otra configuración.

La Figura 5 es un corte de la linterna, de los empujadores y de los medios elásticos según la línea V-V de la Figura 6.

La Figura 6 es una vista desde arriba con respecto a la Figura 2, estando retiradas las válvulas.

La Figura 7 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de componentes del motor, no estando representado el pistón diferencial.

La Figura 8 es una vista en perspectiva de la linterna sola.

La Figura 9 es una vista en perspectiva del conjunto de los elementos dispuestos en el interior de la envuelta del motor, estando representado el pistón diferencial en el exterior.

La Figura 10 ilustra en perspectiva una realización particular de biela para el dispositivo de rótula.

La Figura 11, finalmente, es un corte parcial, semejante a la Fig. 4, que ilustra un dispositivo de rótula equipado con la biela de la Fig. 10.

Refiriéndose a la Figura 1 de los dibujos, puede verse una máquina hidráulica M constituida por un motor hidráulico diferencial 1. Este motor comprende una envuelta 2, o cuerpo de máquina, constituida por una parte superior 2a y una parte inferior 2b ensambladas de modo estanco. La forma general de la envuelta 2 es cilíndrica de revolución alrededor de un eje A-A vertical. La parte superior 2a está cerrada, en su extremo superior, por un domo que comprende una abertura central 3 que, en estado de marcha del motor, está cerrada por un obturador 3a.

La parte inferior 2b comprende una pared cilíndrica interior 4 de diámetro más pequeño que determina una cámara anular 5 alrededor de ésta, en el interior de 2b. Esta pared 4 define, además, una cámara interior cilíndrica 6 de diámetro más pequeño que la cámara 7 determinada en la parte superior por 2a.

Un adaptador 8 fileteado, que sirve de racor, desemboca en la cámara anular 5. Otro adaptador fileteado 9, diametralmente opuesto, desemboca en la cámara 6 estando aislado de la cámara anular 5. La llegada de líquido a presión tiene lugar por el adaptador 8, mientras que la evacuación se efectúa por el adaptador 9.

La parte 2b comprende en su extremo inferior un reborde 10 que rodea una abertura 11. El reborde 10 sirve de soporte a un manguito 12 atravesado axialmente por un vástago 13, parcialmente representado, de accionamiento de un mecanismo, por ejemplo de una bomba. La pared cilíndrica del manguito 12 comprende aberturas 14 para el paso del líquido.

Un pistón diferencial 15 es adecuado para deslizar en movimiento vertical alternativo dentro del cuerpo 2 del motor. El pistón 15 presenta una sección grande a nivel de la cámara 7 y una sección más pequeña a nivel de la cámara 6.

El pistón diferencial 15 comprende una parte superior 15a y una parte inferior 15b ensambladas entre sí de modo estanco. La parte superior 15a comprende un collarín superior provisto de un labio de estanqueidad 16 que forma un faldón cuya concavidad está vuelta hacia el lado de la cámara 5. El labio 16 desliza de modo estanco contra la superficie cilíndrica interior de la parte 2a. El collarín que lleva el labio 16 está unido por una parte troncocónica 17, de sección decreciente hacia abajo, a una parte cilíndrica 18 de diámetro inferior al de la cámara 6. La parte 18 termina en un fondo transversal 19 perpendicular al eje
A-A.

La parte inferior 15b del pistón 15 es, esencialmente, cilíndrica abierta hacia abajo, y cerrada en la parte superior por una pared transversal 20 que se aplica de modo estanco contra el fondo 19 al cual está fijada por tornillos, no representados. La pared 20 está provista en su periferia de un reborde 21 que cubre el extremo inferior de la parte 15a. El extremo inferior de la parte 15b está provisto, exteriormente, de un labio 22, vuelto hacia la cámara 7, que desliza de modo estanco contra la superficie interior de la pared 4.

Para la alimentación de líquido y la evacuación de las cámaras 5, 6 y 7, están previstos medios de conmutación hidráulica C (véanse, en particular, la Fig. 2 y la Fig. 9). Estos medios de conmutación C pueden tomar dos estados estables.

En un primer estado, correspondiente a la representación de la Figura 1, la cámara anular 5 situada por debajo del labio 16 está aislada de la cámara 7 situada por encima del pistón 15. Esta cámara 7 está unida, entonces, a la cámara 6 y al escape 9. El líquido a presión que llega por el racor 8 provoca el desplazamiento del pistón 15 hacia arriba.

En el otro estado estable de los medios de conmutación C, el líquido a presión es admitido en la cámara 7 situada por encima del pistón 15, estando la cámara 6 aislada de la cámara 7. El pistón 15 se desplaza, entonces, hacia abajo (véase la Fig. 4).

Los medios de conmutación C comprenden, ventajosamente, dos válvulas 23 diametralmente opuestas (véase la Fig. 2) apropiadas para cooperar con un asiento 24 (véase la Fig. 9) previsto en la sección mayor del pistón 15. Otras válvulas 25 diametralmente opuestas, pero desplazadas angularmente con respecto a las válvulas 23, están previstas para cooperar con asientos practicados en las paredes 19 y 20 de sección pequeña del pistón 15.

Como se ve en la Fig. 2, las válvulas 23 y 25 se cierran en sentido inverso. Las válvulas 23 se cierran levantándose contra su asiento, mientras que las válvulas 25 se cierran bajándose contra su asiento. Para asegurar la aplicación de las válvulas respectivas 23, 25 contra su asiento y para compensar las tolerancias de fabricación, están previstos muelles de compresión R1, R2.

Aunque las válvulas 23, 25 sean la solución preferida que asegura una buena estanqueidad, los medios de conmutación C podrían estar constituidos por uno o varios distribuidores.

Las válvulas 23, 25 están situadas en la parte delantera y en la parte trasera del plano de la Figura 1.

Los medios de conmutación C son llevados por una linterna 26, o caja cilíndrica abierta, bien visible en la Fig. 7 y en la Fig. 8. La linterna 26 comprende un cuerpo de pared lateral 27 cilíndrica, coaxial con el pistón, provista en su parte inferior de un collarín 28 en saliente radial. En la parte inferior están previstas dos entalladuras diametralmente opuestas 29, a las cuales corresponden, hacia el interior, dos salientes 30 (véase la Fig. 8) sensiblemente semicilíndricos, diametralmente opuestos. En los salientes 30 están previstas aberturas rectangulares 31 para permitir un enclavamiento de las válvulas 25 provistas en su extremo superior, de ganchos elásticos 32. El anclaje de las válvulas 25 a la linterna 26 está previsto de modo que deja una cierta libertad de deslizamiento vertical de la válvula para permitir que el muelle de válvula R2 citado anteriormente aplique bien la válvula contra su asiento.

La pared cilíndrica 27 del cuerpo comprende dos aberturas longitudinales 33, diametralmente opuestas, con bordes paralelos verticales. Las aberturas 33 están desplazadas un ángulo recto con respecto a las entalladuras 29, desembocan hacia arriba, pero están cerradas en la parte inferior por encima del collarín 28. La pared o cuerpo 27 comprende, además, entalladuras 34 abiertas hacia arriba, diametralmente opuestas, en la misma posición angular que las entalladuras 29, pero separadas de ésta por un sector 35 de material.

El cuerpo 27 comprende en la parte superior ganchos 36, por ejemplo en número de cuatro, repartidos regularmente, que presentan una cierta flexibilidad.

Está previsto un plato 37, abierto en su parte central y que comprende dos entalladuras diametralmente opuestas 38 apropiadas para entrar en alineación con las aberturas 33. Este plato 37 comprende un número de aberturas rectangulares 37a igual al número de ganchos 36 para el enclavamiento de los ganchos en estas aberturas.

A una y otra parte de la base de los ganchos 36, el borde frontal terminal de la pared 27 forma una superficie de tope 39 contra la cual se apoya la cara inferior del plato 37 mientras que los ganchos 36 están enclavados, como está ilustrado en la Fig. 8.

Las válvulas superiores 23 están provistas de ganchos elásticos 40 (véase la Fig. 7) apropiados para enclavarse en aberturas rectangulares 41, diametralmente opuestas, previstas en una traviesa 42 que comprende, en su parte central, una corona 43.

El plato 37 comprende dos columnas 44 perpendiculares al plato, diametralmente opuestas y provistas de un agujero axial. En estas columnas 44 se insertan, respectivamente, de modo deslizante, dos alojamientos 45 diametralmente opuestos previstos en la traviesa 42, en la proximidad de la corona 43. Un muelle R1 está dispuesto alrededor de cada columna 44 entre el plato 37 y la traviesa 42. De acuerdo con la representación de la Fig. 2, los muelles R1 tienen tendencia a levantar la traviesa 42 y con ella las válvulas 23 para aplicarlas contra su asiento. En el extremo superior de las columnas 44 puede estar previsto un medio de retención (no representado), para impedir que la traviesa 42 se escape.

Hay que observar que antes de ensamblar las válvulas 23 a la traviesa 42 y a la linterna 26, esta última es instalada primero en el pistón 15, siendo guiada por la parte cilíndrica 18 de este pistón. Las válvulas 23 son colocadas en el lado del labio 16 del pistón en el lado opuesto a la traviesa 42 y sus vástagos provistos del gancho 40 son insertados a través del asiento previsto en el pistón, y después son enganchados a la traviesa 42.

Las válvulas 25, por el contrario, son enganchadas a la linterna 26 antes de su colocación en el pistón 15, encontrándose los asientos de las válvulas 25 en la pared 19, 20.

La linterna 26 es accionada por el pistón 15 y puede tomar dos posiciones estables con respecto a este pistón. Una primera posición alta (véase la Fig. 1) con respecto al pistón corresponde al apoyo de las válvulas 23 contra su asiento, mientras que las válvulas inferiores 25 están abiertas. La segunda posición, o posición baja de la linterna (véase la Fig. 4) con respecto al pistón, corresponde la cierre de las válvulas 25 y a la apertura de las válvulas 23.

El mantenimiento en una u otra de las posiciones estables de la linterna 26 con respecto al pistón 15 puede estar asegurado por cualquier medio apropiado.

Una solución ventajosa para asegurar la estabilidad de una u otra de las posiciones durante el recorrido del pistón, consiste en un mecanismo de unión 46 del tipo de rótula, de tres ejes de rotación paralelos X1, X2, X3, perpendiculares al plano de las Figs. 3 y 5.

En el interior de la linterna 26 está dispuesto un soporte 47 que está fijado, por ejemplo por tornillos, a las paredes transversales 19, 20 del pistón diferencial 15. El soporte 47 está constituido por dos placas paralelas verticales 47a, 47b (véase la Fig. 7) separadas una de otra que presentan un contorno sensiblemente en forma de trapecio rectángulo; un lado vertical grande es adyacente a la superficie interior de la linterna 26, el borde opuesto a este lado vertical grande está inclinado. Las dos placas 47a, 47b están unidas entre sí, en su parte superior, por una barra transversal horizontal 48.

Entre las placas 47a, 47b está dispuesto un disparador o un basculador 49 que está articulado a un árbol 50 de eje geométrico X1. Este árbol 50 es llevado por dos cojinetes previstos en las placas 47a, 47b. El eje X1 está situado en un plano vertical diametral de la linterna 26. El árbol 50 está situado sensiblemente a la altura de la barra 48. El disparador 49 comprende dos extensiones radiales 49a, 49b cuyo espesor es inferior al del disparador, y que están desplazadas una con respecto a la otra según la dirección del árbol 50.

Una biela 51 (véanse las Figs. 3, 5 y 7) de un material que presenta una cierta elasticidad, por ejemplo de material plástico, establece una unión articulada entre el disparador 49 y el plato 37 de la linterna 26. La biela 51, como se ve en la Fig. 7, tiene sensiblemente la forma de una U invertida cuyos dos brazos 51a, 51b, en forma de placa, rodean el basculador 49. Estos dos brazos están unidos en su extremo superior por una barra 52 de menor anchura que los brazos. Cada brazo comprende en su parte superior, en la proximidad de la barra 52, un agujero circular 53 apropiado para recibir un casquillo 54 anti-rozamiento atravesado a su vez por un árbol 55, insertado, desde el exterior, en un cojinete 56 previsto en el plato 37. Para cooperar con los dos agujeros diametralmente opuestos 53 están previstos dos cojinetes diametralmente opuestos 56 y dos árboles 55. Cada árbol 55 sobresale radialmente hacia el interior para insertarse en el casquillo 54 y en el agujero 53 correspondiente. El extremo radial exterior del árbol 55 está provisto de una cabeza rectangular 57 que se bloquea en un alojamiento correspondiente del plato 37. Los cojinetes 56 admiten X2 como eje geométrico, paralelo al árbol 50. El eje X2 está situado en el mismo plano diametral vertical que el eje geométrico X1.

Los dos brazos de la biela 51 comprenden, además, hacia su extremo inferior, un agujero circular 58 para servir de cojinete a un árbol 58a que atraviesa libremente en rotación un agujero circular del basculador 49. En cada extremo del árbol 58a está previsto un casquillo 58b dentro del agujero 58 correspondiente. X3 es el eje geométrico del árbol 58a.

Por la llegada a tope, por una parte, de la extensión 49a con la cara superior de la barra 48 (véase la Fig. 3) y, por otra, de la extensión 49b con la cara inferior de la barra 48 (véase la Fig. 5), se determinan dos posiciones estables del disparador 49. Se pasa de una posición a la otra por una rotación del disparador 49 de aproximadamente 180º con respecto al soporte 47, alrededor de X1.

En la posición estable de la Fig. 3 las trazas de los tres ejes X1, X2 y X3 están en los vértices de un triángulo plano, estando el eje X3 ligeramente a la izquierda del plano que pasa por los ejes X1 y X2. El eje X3 se encuentra entre X1 y X2. La linterna 26 y con ella las válvulas 23 ocupan, entonces, la posición alta, con respecto al soporte 47 y al pistón 15, que corresponde al cierre de las válvulas 23 superiores mientras que las válvulas 25 están abiertas.

Para franquear la posición angular en la cual los tres ejes X1, X2 y X3 están en un mismo plano, el basculador debe provocar una ligera deformación elástica de la biela 51.

En la figura 5, X3 ha pasado al lado de X1 opuesto a X2. Las trazas de los tres ejes X1, X2 y X3 forman, también, un triángulo plano, encontrándose el eje X3 ligeramente a la izquierda del plano que pasa por X2-X1. La linterna 26, y con ella las válvulas, ocupan, entonces, la posición baja con respecto al soporte 47 y al pistón 15. Las válvulas superiores 23 están abiertas mientras que las válvulas 25 están cerradas.

Para asegurar un cambio brusco de la posición de la Fig. 3 a la de la Fig. 5, e inversamente, están previstos medios de mando. Estos medios de mando comprenden medios elásticos E que ejercen un esfuerzo según el eje geométrico A-A de desplazamiento del pistón.

Los medios elásticos E están dispuestos en el exterior de la pared cilíndrica de la linterna 26 y son guiados interiormente por la pared del cuerpo 27 de la linterna. 26.

Ventajosamente, los medios elásticos E están constituidos por un solo muelle helicoidal 59 coaxial con la linterna 26, y apropiado para trabajar, esencialmente, en compresión. El muelle 59 de diámetro grande permite obtener una gran flexibilidad de funcionamiento y contribuye a una realización simple de construcción. La sección de las espiras del muelle es relativamente importante, lo que mejora su resistencia al desgaste y a la corrosión.

En variante no representada, podría preverse, en lugar de un solo muelle 59, varios muelles de diámetro más pequeño dispuestos alrededor de la linterna 26 y guiados por alojamientos en forma de cavidad cilíndrica abierta, previstos en la pared exterior de la linterna. Los ejes de estos muelles serían paralelos al eje A-A, pero separados radialmente de este eje. Una disposición simétrica con respecto al eje A-A de estos muelles permitiría una componente según el eje A-A.

Para liberar, al final del recorrido del pistón 15, la energía acumulada por el muelle 59 y para provocar el cambio brusco de posición de la linterna 26 y de los medios de conmutación C con respecto al pistón 15, están previstos medios de disparo D.

Los medios de disparo D comprenden, en la parte superior, dos empujadores superiores 60a, 60b diametralmente opuestos unidos en su base por un casquillo circular 61, y un empujador inferior 62 en la parte inferior.

Los empujadores superiores 60a, 60b están constituidos por ramales verticales insertados y guiados en las entalladuras 38 del plato 37 de la linterna 26. El casquillo 61 pasa alrededor de la pared cilíndrica del cuerpo 27 de la linterna que sirve, igualmente, para guiar el conjunto. Los empujadores 60a, 60b comprenden salientes 63a, 63b radialmente hacia el interior que se insertan en las aberturas longitudinales 33 de la linterna, contribuyendo, igualmente, al guiado.

El saliente 63a previsto en la parte inferior del empujador 60a se extiende radialmente hacia el interior una distancia suficiente, para cooperar, al final del recorrido superior del pistón 15, con la extensión 49b del disparador 49 (véase la Fig. 3) y llevar el disparador 49 a la posición de la Fig. 5. Los espesores están desplazados para que 63a no pueda cooperar con 49a.

El muelle 59 se apoya contra el casquillo 61 apoyado a su vez contra la cara inferior del plato 37.

El empujador inferior 62 comprende una traviesa diametral 64 que pasa por las aberturas 33 que aseguran el guiado en deslizamiento del empujador 62. La traviesa 64 es solidaria de un anillo 65 que rodea la parte inferior del cuerpo 27 de la linterna 26, y que se apoya axialmente contra el collarín 28. Entre las paredes diametrales de la traviesa 64 y el contorno interior del anillo 65 existen aberturas sensiblemente semicirculares (véase la Fig. 7) que permiten el paso de las placas 47a, 47b del soporte 47.

La traviesa 64 está provista de un vástago 66, coaxial con el pistón 15, en saliente en el lado opuesto al muelle 59. El vástago 66 atraviesa de modo estanco, gracias a una junta tórica, una abertura central de las paredes 19, 20.

Al final del recorrido inferior del pistón 15, el extremo inferior del vástago 66 hace tope contra una barra transversal 67 que se apoya, en cada uno de sus extremos, contra la pared transversal superior 68 del manguito 12.

La barra 67 está montada deslizante dentro de una pieza de retención 69 fijada al pistón 15 debajo de la pared 20. La barra 67 comprende, en cada uno de sus lados mayores, un nervio 70 paralelo al eje A-A, apropiado para deslizar dentro de una ranura (no representada) prevista en la pieza 69. Cuando el pistón 15 ocupa una posición relativamente alta, la traviesa 67 se apoya sobre el fondo del alojamiento de la pieza 69 a una cierta distancia del extremo inferior del vástago 66. Cuando el pistón 15 llega a su posición baja, la barra 67 se apoya sobre la pared 68 y deja de descender mientras que el pistón 15 puede continuar su recorrido para que el vástago 66 haga tope contra la barra 67.

El mantenimiento y el guiado de la traviesa 42 con respecto al pistón diferencial 15 están asegurados, ventajosamente, por dos columnas cilíndricas 15d (véase la Fig. 9) diametralmente opuestas, que forman parte integrante del pistón 15, en saliente vertical por encima de la sección grande del pistón. La traviesa 42 comprende, en cada uno de sus extremos, un casquillo cilíndrico 42d apropiado para insertarse con una holgura reducida alrededor de la columna 15d correspondiente. Los dos casquillos 42d, como se ve en la Fig. 9, están situados a una y otra parte de la traviesa 42.

Para solicitar la biela 51 del mecanismo de rótula a una posición de bloqueo en la cual los ejes X1, X2, X3 son coplanarios, están previstos medios elásticos J (véase la Fig. 5). De acuerdo con la representación de la Fig. 5, la biela 51 es sometida, por los medios elásticos de solicitación J esquemáticamente representados, a un par que tiene tendencia a hacerla girar en el sentido de las agujas del reloj alrededor del árbol 55. Los medios elásticos J pueden estar constituidos por un medio de tracción o de compresión dispuesto entre un punto de anclaje en la biela 51 y un punto de anclaje fijado al plato 37 de la linterna, o por un muelle de flexión tal como un alfiler sensiblemente rectilíneo que se extiende diametralmente y que se apoya en un lado contra dos peones diametralmente opuestos, solidarios del plato 37 y, en el otro lado, en su parte media, contra un peón en saliente hacia arriba de la biela 51.

La traviesa 64 del empujador inferior comprende en un lado un saliente 64a hacia arriba apropiado para cooperar con la extensión 49a del basculador 49 durante el descenso del pistón 15. Los espesores están desplazados para que 64a no pueda cooperar con 49b. Los desplazamientos de espesor así como los desplazamientos de los planos de corte explican porqué 64a aparece en la Fig. 5, pero no en la Fig. 3.

Así, el funcionamiento del motor hidráulico diferencial es el siguiente.

Se considera el motor en la configuración de la Fig. 1. Como ya se ha indicado, las válvulas 23 están cerradas, ocupando la traviesa 42 una posición alta con respecto a la linterna 26. La cámara 5 está aislada de la cámara 7. Por el contrario, las válvulas inferiores 25 están abiertas y la cámara 7 comunica con la cámara 6.

El líquido a presión que llega por la cámara 5 empuja el pistón 15 hacia arriba según su sección grande anular, mientras que el líquido de la cámara 7 es evacuado hacia la cámara 6 y el escape 9.

Los empujadores 60a, 60b son retenidos por el plato 37 contra la acción del muelle 59, mientras que el empujador inferior 62 es retenido por el collarín 28 de la linterna 26.

Hacia el final del recorrido ascendente del pistón 15, el extremo superior de los empujadores 60a, 60b hacen tope contra la superficie interna 3b del domo de la envuelta. Los empujadores 60a, 60b son detenidos en su recorrido ascendente pero el pistón 15 continúa ascendiendo. El muelle 59 es comprimido, entonces, por los empujadores 60a, 60b, contra el empujador inferior 62. El plato superior 37 de la linterna continúa ascendiendo y se separa de la base de los empujadores superiores.

Durante la compresión del muelle 59 el disparador 49 continúa su recorrido ascendente con el pistón 15; la extensión 49b se aproxima al saliente 63a del empujador 60a, y después hace tope contra el saliente 63a.

La extensión 49b es detenida, pero el pistón 15 continúa todavía un poco su recorrido hacia arriba arrastrando al árbol 50 de articulación del basculador 49. Este último va a girar, por tanto, en el sentido de las agujas del reloj, de acuerdo con la representación de la Fig. 1, alrededor del árbol 50, provocando una ligera deformación de la biela 51 para franquear la posición en la que los tres ejes X1, X2, X3 están en un mismo plano (sus trazas en los dibujos están, entonces, alineadas).

En cuanto se rebasa esta posición de retención, el muelle 59 puede distenderse provocando la rotación de, aproximadamente 180º, en el sentido de giro de las agujas del reloj, del basculador 49 que se apoya por su extensión 49b debajo de la barra 48 en la posición de la Fig. 5.

La linterna 26 y los medios de conmutación C pasan a la segunda posición estable, a saber, la posición baja, relativa al pistón diferencial 15. El casquillo 61 está de nuevo en apoyo contra el plato 37. Las válvulas 23 están abiertas mientras que las válvulas 25 están cerradas.

Hay inversión del movimiento del pistón 15 puesto que el líquido a presión es admitido en la cámara 7 que está aislada de la cámara 6. El pistón 15 se desplaza hacia abajo en la configuración de la Fig. 4.

Hacia el final del recorrido descendente, la barra 67 hace tope contra la pared 68, y después el vástago 66 (véase la Fig. 4 y la Fig. 5) del empujador inferior 62 hace tope contra esta barra 67. El muelle 59 es comprimido por el empujador inferior 62 mientras que la linterna 26 continúa descendiendo con el pistón. El collarín 28 se separa de la traviesa 64.

Al final del recorrido descendente, la extensión 49a del basculador hace tope contra el saliente 64a (véase la Fig. 5) lo que provoca una rotación del basculador 49 alrededor del árbol 50 de, aproximadamente, 180º en el sentido contrario al del giro de las agujas del reloj. Este cambio de posición se efectúa bruscamente bajo la acción del muelle 59, que se distiende.

Se encuentra, entonces, la configuración de la Fig. 1 con la extensión 49a apoyada por encima de la barra transversal 48.

El pistón 15 vuelve a partir para hacer un recorrido ascendente.

La invención permite utilizar un muelle de compresión 59 de diámetro grande que proporciona una gran flexibilidad de funcionamiento y una realización simple de construcción. Se mejora el rendimiento del motor y se reducen los choques durante la conmutación, implicando un funcionamiento más silencioso.

La disposición coaxial con el eje del muelle de las diferentes piezas móviles a lo largo de este eje permite reducir los rozamientos. Se asegura en buenas condiciones el guiado de las diferentes piezas en su desplazamiento, y el pistón 15 asegura el guiado de la linterna 26.

Las Figuras 10 y 11 ilustran una variante de realización de una biela 151 para el sistema de rótula de tres ejes X1, X2, X3.

La biela 151 está realizada en una sola pieza de un material elástico precisado más adelante. Esta biela 151 comprende una parte central sensiblemente en forma de U cuyo brazo inferior transversal horizontal 151a está previsto para constituir el árbol de articulación del basculador 49.

En cada extremo, este brazo horizontal 151a se empalma a una especie de arco 151b, 151c sensiblemente en arco de círculo situado en un plano ortogonal al brazo 151a. Los arcos 151b, 151c son paralelos. Su forma arqueada les permite una deformación en flexión y estos arcos pueden ejercer, entonces, esfuerzos de tracción y de compresión sensiblemente verticales, para permitir rebasar la posición en la que las trazas X1, X2, X3 están alineadas.

Los arcos 151b, 151c se prolongan, en su extremo superior, por segmentos horizontales 151d, 151e curvados hacia el exterior y paralelos al brazo 151a. Estos segmentos 151d, 151e presentan una cierta elasticidad en torsión alrededor de su eje geométrico X2 de modo que, en una posición no coplanaria de los ejes X1, X2, X3 correspondiente a una posición de bloqueo, se ejerce una solicitación sobre los brazos 151b y 151c (y sobre el brazo 151a) en rotación alrededor del eje X2. Los segmentos 151d, 151e se prolongan por otros segmentos 151f, 151g curvados en ángulo recto en el lado opuesto a los arcos, paralelos entre sí, y ortogonales al brazo 151a. Los extremos de estos segmentos 151f, 151g pueden ser encastrados en una pieza K solidaria de la linterna 26, pudiendo ser esta pieza K, por ejemplo, el plato 37.

Para poder insertar el brazo 151a en la abertura 152 del basculador, se prevé, en el lado de esta abertura 152, una abertura auxiliar 153 que comunica con la precedente para hacer pasar los diferentes codos de la biela 151 a través del basculador 49 y para llevar finalmente el brazo 151a a la abertura 152.

La biela 151 asegura a la vez la función de biela 51 y la función de los medios elásticos J de las Figs. 1 a 9.

La biela 151 se realiza, ventajosamente, de fibras longitudinales de alta resistencia mecánica, por ejemplo fibras de vidrio, yuxtapuestas, paralelas unas a otras y alojadas en una matriz de material plástico. Las fibras longitudinales aseguran una elasticidad en tracción y en compresión en el sentido vertical, a nivel de los arcos 151b, 151c. En los segmentos 151d, 151e, la elasticidad en torsión está asegurada por la matriz de material plástico.

La biela 151 de la Fig. 10 permite simplificar el sistema de bloqueo del tipo de rótula representado en la Fig. 11. Las ventajas de la realización de las Figs. 1 a 9 se conservan en el dispositivo de la Fig. 11.

Aunque la invención se ha descrito a propósito de un motor hidráulico, ésta puede aplicarse, igualmente, a una bomba hidráulica.

Claims (16)

1. Máquina hidráulica diferencial, en particular, un motor hidráulico diferencial, que comprende:

- una envuelta (2);

- un pistón diferencial (15) apropiado para deslizar en movimiento alternativo dentro de la envuelta, comprendiendo el pistón dos partes (15a, 15b) de diámetro diferente apropiadas para desplazarse dentro de dos cámaras correspondientes (7, 6) de la envuelta;

- medios de conmutación hidráulica (C) para la alimentación y la evacuación de las cámaras respectivas, siendo accionados estos medios de conmutación por el pistón (15) y pudiendo tomar dos posiciones estables con respecto al pistón;

- medios de mando para un cambio brusco de la posición de los medios de conmutación con respecto al pistón, que comprenden medios elásticos (E) apropiados para acumular energía;

- y medios de disparo apropiados para liberar, al final del recorrido del pistón, la energía acumulada por los medios elásticos y para provocar el cambio brusco de posición de los medios de conmutación, comprendiendo estos medios de disparo medios de empuje que se apoyan al final del recorrido del pistón contra topes fijos con respecto a la envuelta,

caracterizado por el hecho de que:

- los medios de conmutación (C) son llevados por una linterna (26) con pared lateral (27) coaxial con el pistón (15), accionada por este pistón pero pudiendo tomar dos posiciones diferentes estables con respecto al pistón,

- y los medios elásticos (E) están dispuestos en el exterior de la linterna (26) y son guiados interiormente por la pared lateral (27) de esta linterna.

2. Máquina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que los medios elásticos (E) comprenden un muelle (59) coaxial con la linterna y que la rodea.

3. Máquina de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que el muelle (59) es un muelle helicoidal de compresión.

4. Máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por el hecho de que la linterna (26) está guiada en su parte inferior por una zona cilíndrica (18) del pistón diferencial.

5. Máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por el hecho de que en cada extremo axial de la linterna está previsto, al menos, un empujador (60a, 60b; 62), siendo el empujador o los empujadores (60a, 60b) de un extremo independientes del empujador o de los empujadores (62) del otro extremo de la linterna, apoyándose estos empujadores (60a, 60b; 62) contra los medios elásticos (E) y siendo retenidos axialmente por topes (37, 28) previstos en la linterna (26), la cual asegura el guiado de los empujadores (60a, 60b; 62) en traslación.

6. Máquina de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por el hecho de que el empujador inferior (62) comprende una traviesa diametral (64) provista de un vástago (66) coaxial con el pistón, en saliente en el lado opuesto a los medios elásticos (E).

7. Máquina de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por el hecho de que el vástago (66) atraviesa de modo estanco una pared transversal (19, 20) del pistón (15) y hace tope, al final del recorrido inferior, contra una barra transversal (67) que se apoya contra una parte (68) de la envuelta.

8. Máquina de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada por el hecho de que la barra (67) está montada deslizante dentro de un soporte (69) unido al pistón (15).

9. Máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada por el hecho de que la traviesa diametral (64) es solidaria de un anillo (65) que se apoya contra el reborde inferior (28) de la linterna (26), rodeando este anillo (65) la pared lateral (27) de la linterna que comprende dos aberturas longitudinales de guiado (33) por las cuales pasa la traviesa (64).

10. Máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizada por el hecho de que están previstos dos empujadores superiores (60a, 60b) diametralmente opuestos que son guiados por la linterna (26), en particular, por las citadas aberturas longitudinales (33).

11. Máquina de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada por el hecho de que la linterna (26) comprende un plato superior (37) provisto, hacia el interior, de dos entalladuras (38) diametralmente opuestas en las cuales se insertan y deslizan los empujadores superiores (60a, 60b).

12. Máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por el hecho de que los medios de conmutación (C) comprenden válvulas (23, 25).

13. Máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por el hecho de que el conjunto de la linterna (26), de los medios elásticos (E, 59) y de los empujadores (60a, 60b; 62) presenta una simetría axial.

14. Máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por el hecho de que el mantenimiento estable de la linterna (26) en una de sus dos posiciones con respecto al pistón (15) se consigue con un dispositivo (46) de tipo de rótula de tres ejes (X1, X2, X3) que comprende una biela (51) y un disparador (49).

15. Máquina de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada por el hecho de que la biela (51) está articulada (X2, 55), en un extremo, al plato superior (37) de la linterna (26) y en su otro extremo (X3, 58a) al disparador (49); estando el disparador (49) articulado (X1, 50) a su vez a una pieza (47) unida al pistón (15).

16. Máquina de acuerdo con las reivindicaciones 14 ó 15, caracterizada por el hecho de que el disparador (49) comprende dos extensiones (49b, 49a) diametralmente opuestas apropiadas para apoyarse contra un tope (48) unido al pistón, respectivamente, por encima y por debajo de este tope (48), a consecuencia de una rotación de, aproximadamente, 180º, siendo cada extensión (49b, 4ba) del disparador apropiada para cooperar con un saliente (63a, 64a) previsto, respectivamente, en un empujador superior (60a) y un empujador inferior (62) para provocar el basculamiento del disparador (49) cuando los medios elásticos (E, 59) están bajo una carga suficiente.