ES2296152T3 - Bomba de das de aletas y metodo de funcionamiento de la bomba. - Google Patents
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Abstract
Método de trabajo de una bomba de gas de paletas que comprende un bastidor (10), un rotor (40) dispuesto, de forma que pueda girar, dentro del bastidor y que coopera con el bastidor para definir una cámara de la bomba (42) que tiene una dimensión en el sentido radial del rotor, dimensión que varia en el sentido de giro del rotor, por lo menos una paleta (70) soportada por dicho rotor, que se puede mover respecto del mismo y que divide la cámara de la bomba en una pluralidad de cámaras (80) de volumen variable y un paso de alimentación del lubricante (100) formado a través del bastidor y del rotor, con la particularidad de que el paso de alimentación del lubricante está cerrado cuando el rotor está situado respecto del bastidor en una posición angular que se encuentra fuera de cierto intervalo angular predeterminado, y que se abre para la comunicación con una fuente externa de suministro de lubricante cuando el rotor está situado en una posición angular dentro del intervalo angular predeterminado, caracterizado porque la bomba de paletas se acciona de forma que cumpla la condición de que, cuando se para el rotor (40), en una posición angular, respecto del bastidor, situada dentro de un intervalo angular predeterminado, una masa de lubricante que queda en la posición más baja de la cámara de la bomba (42) es dividida en una primera y una segunda parte, por medio de una paleta divisora inicial (74) que presenta una de las (por lo menos una) paletas (70).
Description
Bomba de gas de paletas y método de
funcionamiento de la bomba.
La presente invención se refiere en general a
una bomba de gas, de paletas, del tipo en el que se introduce de
forma intermitente un lubricante en un bastidor, mientras gira un
rotor, así como a un método de funcionamiento de la bomba de gas de
paletas. Más particularmente, la presente invención se refiere a
técnicas para reducir una carga que actúa sobre una paleta y otros
elementos de la bomba de paletas debido al lubricante que queda
dentro del bastidor, cuando se reanuda, después de una parada, un
movimiento giratorio del rotor.
Se conoce como bomba de paletas una de las
bombas de gas, como una bomba de vacío y un compresor, que se
disponen para aspirar y distribuir un gas. La bomba de paletas
comprende un bastidor, un rotor, y por lo menos una paleta, que
coopera para definir una pluralidad de cámaras de volumen variable.
El volumen de cada cámara de volumen variable aumenta y disminuye
durante la rotación del rotor, aspirando y distribuyendo de este
modo el gas. La bomba de gas de paletas puede ser del tipo de
lubricación intermitente, en el que se introduce de forma
intermitente en el bastidor, mientras gira el rotor, un lubricante
para lubricar zonas de deslizamiento del bastidor, rotor y
paleta(s). El documento
JP-3-115792A, describe una bomba de
gas de paletas equipada con un dispositivo de medición dispuesto
para introducir una cantidad determinada de lubricante dentro del
bastidor por cada revolución del rotor, para evitar que entre una
cantidad excesiva de lubricante en el bastidor. Este dispositivo de
medición funciona también para evitar una alimentación innecesaria
del lubricante en el bastidor una vez terminado el movimiento de
rotación del rotor.
Sin embargo, la disposición del dispositivo de
medición arriba mencionado aumenta de forma indeseable la
complejidad estructural de la bomba de gas de paletas, de tipo de
lubricación intermitente y el resultado es un incremento del coste
de fabricación de la bomba de gas de paletas. Por consiguiente, uno
de los objetos de la presente invención es minimizar una carga que
actúa sobre por lo menos una paleta y otros elementos de la bomba de
gas de paletas debido al lubricante que queda dentro del bastidor
cuando se reanuda el movimiento de rotación del rotor, que se había
interrumpido.
El primer objeto indicado anteriormente se puede
lograr, según un primer aspecto de la presente invención, que
ofrece un método de trabajo de una bomba de gas de paletas que
comprende (a) un bastidor, (b) un rotor dispuesto de forma que pueda
girar, dentro del bastidor y que coopera con el bastidor para
definir una cámara de la bomba que tiene una dimensión en el
sentido radial del rotor, dimensión que varia en el sentido de giro
del rotor, (c) por lo menos una paleta soportada por el rotor, que
se puede mover respecto del mismo y que divide la cámara de la
bomba en una pluralidad de cámaras de volumen variable y (d) un paso
de alimentación del lubricante formado a través del bastidor y del
rotor, con la particularidad de que el paso de alimentación del
lubricante está cerrado cuando el rotor está situado respecto del
bastidor en una posición angular que se encuentra fuera de cierto
intervalo angular predeterminado, y que se abre para la
comunicación con una fuente externa de suministro de lubricante
cuando el rotor está situado en una posición angular dentro del
intervalo angular predeterminado, método caracterizado porque la
bomba de paletas se acciona de forma que cumpla la condición de
que, cuando se para el rotor respecto del bastidor en una posición
angular, que cae dentro de un intervalo angular predeterminado, una
masa de lubricante que queda en la posición más baja de la cámara
de la bomba es dividida en una primera y una segunda parte, por
medio de una paleta divisora inicial que presenta una de las (por lo
menos una) paletas.
En el método de funcionamiento de la bomba de
gas de paletas según la presente invención, el paso de suministro
del lubricante se cierra cuando se detiene el rotor en una posición
angular que está fuera del intervalo angular predeterminado. Por
consiguiente, el paso para el suministro del lubricante evita que
pase una cantidad excesiva de lubricante al bastidor cuando se
detiene el rotor en la posición angular situada fuera del intervalo
angular predeterminado. Cuando el rotor se para en una posición
angular dentro del intervalo angulado predeterminado, es decir
cuando se desconecta la bomba de paletas con el paso de suministro
de lubricante abierto, la cantidad de lubricante suministrada en el
bastidor es casi la misma que en la bomba de paletas conocida. Si
se utiliza la bomba de gas de paletas como bomba de vacío, el
espacio interior (cámara de la bomba) del bastidor se mantiene a una
presión reducida o negativa cuando el rotor permanece en reposo, de
forma que el lubricante es atraído o aspirado al interior del
bastidor debido a la presión reducida. Si se utiliza la bomba de gas
de paletas como compresor, la cámara de volumen variable del lado
de aspiración puede mantenerse a una presión reducida mientras el
compresor se encuentra en reposo. En este caso también el
lubricante se introduce en el bastidor cuando se desconecta el
compresor. Si se introduce en el bastidor un lubricante presurizado
desde una fuente de suministro de lubricante exterior, el
lubricante presurizado se introduce en el bastidor al detener la
bomba de gas de paletas, independientemente de que la bomba de
paletas se utilice como bomba de vacío o compresor.
La masa de lubricante introducida en el bastidor
se dispone en la parte más baja de la cámara de la bomba, debido a
la gravedad, como ocurre en la bomba de paletas conocida. En el
método actual, la masa de lubricante que queda en la parte más baja
de la cámara de la bomba es dividida en una primera y en una
segunda parte por la paleta divisora inicial situada en una
posición adyacente al punto más bajo de la cámara de la bomba,
cuando la posición angular en la que se para el rotor se encuentra
dentro de un intervalo angular predeterminado respecto del
bastidor. Si se reanuda ulteriormente la rotación el rotor, la
primera parte de la masa de lubricante es descargada por la paleta
divisora inicial, y seguidamente la segunda parte de lubricante es
descargada por una paleta subsiguiente que viene a continuación de
la paleta divisora inicial.
Como se puede ver, dependerá en gran medida de
la posición en que se detiene la paleta divisora inicial el hecho
de que la masa de lubricante que queda en la parte más baja de la
cámara de la bomba dentro del bastidor sea dividida en las partes
primera y segunda por la paleta divisora inicial situada cerca el
punto más bajo de la cámara de la bomba. Si el punto de contacto de
la paleta divisora inicial con la superficie circunferencial
interior del bastidor está situado en el punto más bajo de la
cámara de bomba (de la superficie circunferencial interior) por
ejemplo, la masa de lubricante queda teóricamente dividida por la
paleta divisora inicial en dos partes que tienen prácticamente el
mismo volumen, independientemente del volumen de la masa de
lubricante. Dicho de forma más precisa, estas dos partes tienen
prácticamente el mismo volumen, despreciando una inclinación de la
paleta divisora inicial respecto de la vertical y la asimetría de
la forma de la cámara de la bomba respecto de un plano vertical que
pasa por el punto más bajo de la cámara de la bomba. Para
describirlo de forma sencilla, resulta por lo tanto deseable que el
punto de contacto entre la paleta divisora inicial y una superficie
circunferencial interior del bastidor esté situado en el punto más
bajo de la cámara de la bomba cuando la posición angular en que se
detiene el rotor se encuentra en el centro del intervalo angular
predeterminado.
En realidad, sin embargo, cierta cantidad de la
primera parte de la masa de lubricante se adhiere a la superficie
circunferencial interior del bastidor y las superficies laterales de
la(s) paleta(s) al ser trasladada la primera parte
por la paleta divisora inicial desde la posición más baja de la
cámara de la bomba a una parte de descarga del bastidor. Durante el
funcionamiento de la bomba de gas de paletas, la superficie
circunferencial interior antes citada y las superficies laterales
están recubiertas por capas delgadas de lubricante. Si se mantiene
en reposo la bomba de paletas durante un período de tiempo
relativamente largo, el lubricante que se adhirió a las superficies
antes citadas durante el funcionamiento de la bomba de paletas se
desplaza hasta la parte más baja de la cámara de la bomba, y estas
superficies están prácticamente secas, no quedando prácticamente
lubricante sobre dichas superficies. Por lo tanto, la primera parte
del lubricante tiende a adherirse fácilmente a estas superficies,
mientras la primera parte es movida por la paleta divisora inicial
desde la parte más baja a la parte de descarga del bastidor. Cuando
se descarga la segunda parte de la masa de lubricante, por otro
lado, las superficies antes citadas ya han quedado recubiertas por
las capas finas de lubricante, de modo que se descarga casi la
totalidad de la segunda parte. En este sentido, el volumen de la
primera parte será de preferencia ligeramente mayor que el de la
segunda parte.
Hay que señalar también que la velocidad de
rotación del rotor, justo después de haber arrancado la bomba de
gas de paletas es por lo general inferior a la alcanzada después por
la bomba de gas de paletas en estado de régimen, aunque la
velocidad inicial de rotación varia según el tipo de dispositivo de
accionamiento de la bomba de paletas. Por consiguiente, el caudal
de descarga de la primera parte de la masa del lubricante es
inferior al de la segunda parte, de forma que la carga que actúa
sobre la paleta divisora inicial durante la descarga de la primera
parte es más pequeña que la carga que actúa sobre la paleta
siguiente durante la descarga de la segunda parte. En este sentido
también, el volumen de la primera parte será de preferencia
ligeramente mayor que el de la segunda parte. Por lo tanto, no es
deseable dividir, en realidad, la masa de lubricante en dos partes
con prácticamente los mismos volúmenes.
En el presente método de funcionamiento de la
bomba de gas de paletas, la carga que actúa sobre la paleta se hace
más pequeña debido a las operaciones de descarga separadas de la
primera y la segunda parte de la masa de lubricante, que se realizan
secuencialmente en momentos diferentes, contrariamente a lo que
ocurre en la bomba de gas de paletas conocida en la que se descarga
de una vez la totalidad de la masa lubricante que queda en la parte
más baja de la cámara de la bomba. Esta ventaja según la presente
invención se obtiene independientemente de los volúmenes de la
primera y la segunda parte de la masa de lubricante. Por
consiguiente, "la condición para que una masa de lubricante que
queda en la posición más baja de la cámara de la bomba quede
dividida en una primera y una segunda parte por una paleta divisora
inicial, proporcionada por una de las (por lo menos una) paletas"
dependerá también de la cantidad de masa lubricante que queda en la
parte más baja de la cámara de la bomba cuando se detiene el rotor.
En otras palabras, la condición indicada anteriormente incluye no
solamente la relación entre el intervalo angular predeterminado del
rotor y la posición de la paleta divisora inicial respecto del
bastidor, sino también la cantidad de masa lubricante en la parte
más baja de la cámara de la bomba.
El objeto indicado anteriormente también se
puede alcanzar, según un segundo aspecto de la invención, que
presenta una bomba de gas de paletas que comprende: (a) un bastidor
(b) un rotor dispuesto de forma que pueda girar dentro del bastidor
y que coopera con el bastidor para definir una cámara de bomba que
tiene una dimensión en un sentido axial del rotor, dimensión que
varia en el sentido de rotación del rotor, (c) por lo menos una
paleta soportada por el rotor, de forma que se pueda mover respecto
del rotor, y que divide la cámara de la bomba en una pluralidad de
cámaras de volumen variable, y (d) un paso de suministro de
lubricante formado a través del bastidor y el rotor, paso que queda
cerrado cuando el rotor se coloca respecto del bastidor en una
posición angular situada fuera de un intervalo angular
predeterminado, y que se abre para comunicar con una fuente de
suministro de lubricante externa cuando el rotor se sitúa en una
posición angular situada dentro del intervalo angular
predeterminado, bomba de gas de paletas caracterizada porque la
posición relativa entre el paso de suministro de lubricante, en
estado abierto, y una paleta divisora inicial, que es por lo menos
una de las paletas, queda determinada de forma que el punto de
contacto de la paleta divisora inicial con una superficie
circunferencial interior del bastidor, cuando el rotor se ha parado
respecto del bastidor en una posición angular situada en el centro
del intervalo angular predeterminado, se encuentra en el punto más
bajo de la cámara de la bomba o en una posición adyacente a dicho
punto más bajo.
El "paso de suministro del lubricante en
estado abierto" descrito anteriormente se interpreta como el
paso de suministro de lubricante en el momento en que la sección
transversal de comunicación del paso de suministro de lubricante
con la fuente externa de suministro de lubricante es máximo,
estando el rotor situado en una posición angular en el centro el
intervalo angular predeterminado. Tal como se ha descrito antes con
respecto al método de la presente invención, la cantidad de
lubricante que permanece en la posición más baja de la cámara de la
bomba dentro del bastidor, como resultado de la circulación del
lubricante a través del paso de suministro del lubricante, es mayor
cuando la posición angular en la que se para el rotor se encuentra
dentro del intervalo angular predeterminado respecto del bastidor,
que cuando la posición angular del rotor detenido se encuentra
fuera del intervalo angular predeterminado. La cantidad de
lubricante que permanece en la posición más baja de la cámara de la
bomba cuando se detiene el motor en una posición angular dentro del
intervalo angular predeterminado es dividida por la paleta divisora
inicial en dos partes, que se descargan secuencialmente del
bastidor, en dos momentos diferentes, una después de la otra.
Como se describe anteriormente, el método de
explotación de una bomba de gas de paletas según la presente
invención y la bomba de gas de paleta según la presente invención
permiten que la cantidad de lubricante que permanece en la parte más
baja de la cámara de la bomba, después de detener el rotor, con el
paso del suministro del lubricante situado en posición abierta, sea
dividida por la paleta divisoria inicial en dos partes que se
descargan secuencialmente del bastidor, una después de la otra. Por
consiguiente, las cargas que actúan sobre la paleta divisora
inicial y la paleta siguiente son más pequeñas que en el caso en que
la cantidad total de lubricante que permanece en la cámara de la
bomba se descarga de una sola vez. Esto se puede conseguir,
determinando simplemente la relación entre el intervalo
predeterminado de la posición angular del rotor en el que el paso de
suministro de lubricante está abierto, y la posición de la paleta
divisora inicial, cuando el rotor está parado. Por consiguiente, el
principio de la presente invención no requiere un aumento del coste
de fabricación de la válvula de gas de paletas.
El intervalo angular central es de preferencia
igual a no más de dos veces el intervalo angular predeterminado del
rotor, y de preferencia no mayor que el intervalo angular
predeterminado del rotor. Por lo general, la cantidad de lubricante
introducida en el bastidor se incrementa al aumentar la sección
transversal de circulación del lubricante en una parte del paso de
suministro del lubricante en la que dicho paso está abierto hacia la
cámara de la bomba, cuando se ha parado el rotor. Por lo general el
intervalo angular predeterminado de la posición angular del rotor
en el que el paso de suministro del lubricante está abierto está
abierto aumenta al incrementarse la sección transversal máxima de
circulación del lubricante en la parte antes citada del paso de
suministro del lubricante Por consiguiente, la cantidad de
lubricante introducida en el bastidor aumenta al incrementarse el
intervalo angular predeterminado del rotor. Si la cantidad de
lubricante introducida en el bastidor es relativamente importante,
la masa de lubricante en el bastidor es dividida por medio de la
paleta divisora inicial en dos partes incluso si, "la posición
adyacente al punto más bajo" se elige dentro de un intervalo
angular central relativamente grande con respecto a la línea central
del bastidor. Por esta razón, es razonable determinar el intervalo
angular central de la "posición adyacentes al punto más bajo",
sobre la base del intervalo angular predeterminado en el que el
paso de suministro de lubricante está abierto.
La figura 1 es una vista en alzado frontal que
muestra una bomba de paletas construida según una de las
realizaciones de la presente invención, en un estado de
funcionamiento de la bomba de paletas con la parte de recubrimiento
quitada.
La figura 2 es una vista en alzado lateral, en
sección transversal axial, de la bomba de paletas de la figura
1;
La figura 3 es una vista en alzado frontal que
muestra la bomba de paletas de la figura 1 en otro estado de
funcionamiento con su parte de recubrimiento quitada; y
La figura 4 es una vista en alzado frontal que
muestra la bomba de paletas de la figura 1 en otro estado de
funcionamiento con la parte de recubrimiento quitada.
Con referencia a los dibujos adjuntos, se
describirá una realización de la presente invención. No obstante,
se entiende que la presente invención se puede realizar,
introduciendo los cambios y modificaciones que pueda considerar
todo experto en la materia, según lo descrito anteriormente con
respecto a las formas preferidas de la invención.
En las figuras 1 a 4 se muestra una bomba de gas
de paletas construida según una de las realizaciones de la presente
invención. Esta bomba de paletas se utiliza como bomba de vacío
para un circuito reforzador de freno, que se utiliza en un vehículo
de motor. La bomba de paletas tiene un bastidor 10 que incluye una
parte del cuerpo principal 12 que tiene unos extremos axiales
opuestos abiertos y cerrados y una parte de recubrimiento 14 que
cierra el extremo axial abierto de la parte del cuerpo principal
12. La parte del cuerpo principal 12 comprende una parte de pared
circunferencial 18, una parte de pared terminal 20 y una parte de
soporte 22, que forman una sola unidad en la presente realización de
la bomba de paletas. La parte de pared terminal 20 constituye el
extremo axial cerrado antes citado de la parte del cuerpo principal
12 opuesta al extremo abierto cerrado por la parte de recubrimiento
14. La parte de soporte 22 se extiende desde la parte de pared
terminal 20 en sentido axial desde la parte de pared
circunferencial 18. El bastidor 10 se fija en el carter de un motor
26 tal como se muestra en la figura 2. El carter del motor 26
comprende una parte de pared que tiene un orificio de montaje 28 en
el que se puede montar la parte de soporte 22. El bastidor 10 se
fija en el carter del motor 26, con la parte de soporte 22 montada
en el orificio de montaje 28, de modo que una de las caras de
extremo del carter de montaje 26 en el que el orificio de montaje
está abierto, se mantiene en contacto con una cara extrema exterior
anular de la parte de pared extrema 20. Con la parte del cuerpo
principal 12 posicionada respecto del carter del motor 26, se fija
el bastidor 10 en el carter del motor 26, con unos tornillos o
utilizando cualquier otro medio de sujeción adecuado. La parte del
cuerpo principal 12 tiene un espacio de alojamiento 30 para alojar
una paleta y un rotor (que se describirán), y un orificio para eje
36 formado de modo que se extienda en su dirección axial y abierto
en una cara extrema 32 de la parte de pared terminal 20, que define
un extremo axial del espacio de alojamiento 30. El orificio para
eje 36 tiene un diámetro menor que el espacio de alojamiento 30. El
orificio para eje 36 tiene forma circular en la sección transversal
de la parte del cuerpo principal 12 y es excéntrico respecto del
espacio de alojamiento 30. En la presente aplicación, la superficie
circunferencial interior del espacio de alojamiento 30 puede
designarse como "superficie circunferencial interior del bastidor
10" o " superficie circunferencial interior de la cámara o las
cámaras de la bomba".
Dentro del bastidor 10 se aloja un rotor
giratorio 40. En la presente bomba de paletas, el rotor 40 tiene un
eje de rotación que se extiende en sentido horizontal y que es
excéntrico respecto de la parte de pared circunferencial 18. En la
presente realización, el rotor 40 se mantiene en contacto
prácticamente puntual en su superficial circunferencial exterior con
la superficie circunferencial interior de la parte de pared
circunferencial 18 de la parte del cuerpo principal 12 del bastidor
10. Es decir que la superficie circunferencial exterior del rotor 40
está inscrita con respecto a la superficie circunferencial interior
de la parte de pared circunferencial 18. Además, el rotor 40 se
mantiene en contacto, en sus caras terminales opuestas con o muy
cerca de la superficie interior de la parte de recubrimiento 14 y la
superficie terminal interior 32 de la parte de pared terminal 20
(que define el extremo axial del espacio de alojamiento 30 alejado
de la parte de recubrimiento 4). En esta disposición, el bastidor
10 (la parte del cuerpo principal 12 y la parte de recubrimiento
14) y el rotor 40 cooperan entre si para definir una cámara de bomba
40 cuya dimensión en el sentido radial del rotor 40 varia en el
sentido circunferencial de la parte de pared circunferencial 18, es
decir, en el sentido de rotación del rotor 40. El rotor 40
comprende una parte de eje 46, montada de forma giratoria en el
orificio del árbol 36, y que se extiende axialmente a través del
mismo, para el acoplamiento mecánico con una fuente de
accionamiento (que se describirá). La parte del eje 36 puede estar
fabricada inicialmente como un elemento separado de la parte del
cuerpo principal del rotor 40, que se suelda posteriormente
(soldadura por fricción) o se fija de alguna otra forma a la parte
del cuerpo principal, o puede estar formada alternativamente,
constituyendo una unidad con la parte del cuerpo principal. En
cualquiera de estos casos, la parte del eje 46 funciona como parte
del rotor 40. La parte del eje 46 está conectada, en su parte
extrema axial lejos de la parte principal del rotor 40, con una
parte extrema del árbol de levas 50 de un motor de vehículo a
través de un dispositivo de transmisión de rotación en forma de un
acoplamiento 52. El árbol de levas 40 funciona como eje de
accionamiento del rotor para hacer girar el rotor 40. El
acoplamiento 52 conecta de forma mecánica el árbol de levas 50 y la
parte del eje 46 entre si con el fin de permitir entre los mismos
una distancia relativamente pequeña de movimiento axial
relativo.
El rotor tiene una hendidura 60 de la paleta
formada a través del mismo en sentido diametral con el fin de pasar
por su centro (eje de rotación). El rotor 40 mantiene una paleta 70
de forma que ésta se pueda mover en su sentido longitudinal, en
contacto deslizante con las superficies internas opuestas de la
hendidura de la paleta 60. La superficie interior de la parte de
recubrimiento 14 y la superficie inferior de la hendidura de la
paleta 60 formada en el rotor 40 evitan sustancialmente el
movimiento de la paleta 70 respecto del rotor 40 en el sentido axial
del rotor 40. La dimensión de la paleta 70 en su sentido
longitudinal (en el sentido diametral del rotor 40), es mayor que
la dimensión de la hendidura de la paleta 60 en el sentido
diametral del rotor 40, de forma que pueden sobresalir de la
superficie circunferencial exterior de la parte principal del rotor
40 unas partes extremas longitudinales opuestas 72, 74 de la paleta
70 de tal modo que dichas partes extremas 72, 74 se mantienen en
contacto o muy cerca de la superficie circunferencia) interna de la
parte de pared circunferencia) del bastidor 10. En este sentido, se
puede considerar que la paleta única 70 puede estar constituida por
dos partes de paleta que forman una sola unidad entre si. La paleta
70 y el rotor 40, dividen la cámara de bomba antes citada 42 dentro
del bastidor 10 en una pluralidad de cámaras de volumen variable
80. Es decir que el bastidor 10, el rotor 40 y la paleta 70 definen
tres cámaras de volumen variable 80 en casi todas las fases
angulares de la bomba de paletas, tal como se indica en las figuras
1 a 4, y dos cámaras de volumen variable 80 en una sola fase
angular de la bomba de paletas, es decir, en una posición angular
del rotor 40 respecto de la parte de pared circunferencial 18 que
se encuentra dentro de un intervalo angular predeterminado, tal
como se indica en la figura 3.
Como se muestra en las figuras 1, 3 y 4, las
cámaras de volumen variable 80 incluyen una cámara de aspiración
80a, en la que un paso de aspiración formado a través de un tubo de
aspiración 90 que constituye una sola pieza con el bastidor 10, está
abierto en su interior y sirve de parte de aspiración 92. El paso
de aspiración del tubo de aspiración 90 se mantiene en comunicación
con el intensificador o tanque de vacío (no mostrado). Como se puede
apreciar en la figura 1, la cámara de aspiración 80a puede tener
tres formas diferentes. En la primera forma, los extremos opuestos
de la cámara de aspiración 80a, como se ve en el sentido
circunferencia) de la parte del cuerpo 12 del bastidor 10 están
definidos por las partes extremas opuestas 72, 74 de la paleta 70,
como se puede ver en la figura 1. En la segunda forma, uno de los
extremos opuestos de la cámara de aspiración 80a está definido por
el punto de contacto del rotor 40 con la superficie circunferencial
interior del rotor 40, mientras que el otro extremo de la cámara de
aspiración 80a está definido por la parte extrema 72 de la paleta
70, tal como se muestra en la figura 4. En la tercera forma, uno de
los extremos opuestos de la cámara de aspiración 80a es definido
por la parte extrema 72 de la paleta 70 y por el punto de contacto
del rotor 40 con la superficie circunferencial interior de la parte
de pared circunferencia) 18, mientras que el otro extremo de la
cámara de aspiración 80a está definido por la otra parte extrema 74
de la paleta 70, tal como se puede ver en la figura 3. En la primera
y en la segunda formas, la cámara de la bomba 42 está dividida en
tres cámaras 80a, 80b, y 80c (80d) inclusive la cámara de
aspiración 80a. En la tercera forma, la cámara de la bomba 42 está
divididas en las dos cámaras de bomba 80a, 80b, inclusive la cámara
de aspiración 80a La cámara de la bomba comprende además una cámara
de descarga 80b en la que se encuentra abierto un puerto de
descarga 96 de un paso de descarga.
El volumen interno de cada una de las cámaras de
volumen variable 80 varia al girar la paleta 70 con el rotor 40, de
modo que se aspira gas en el interior de la cámara de aspiración 80a
mientras se descarga el gas desde la cámara de descarga 80b.
Descrito en detalle, el árbol de levas 50 se hace girar para que
gire el rotor 40, para hacer girar la paleta 70 dentro de la cámara
42 de la bomba de modo que las partes extremas opuestas 72, 74 de la
paleta 70 se mantengan en contacto deslizante con la superficie
circunferencial interna de la parte de pared circunferencial 18 del
bastidor 10. Como resultado de ello, se incrementa gradualmente el
volumen de la cámara de aspiración 80, y se reduce gradualmente la
presión dentro de esta cámara de aspiración 80a, es decir que se
vacía la cámara de aspiración 80a siendo aspirado el gas (por lo
general aire) hacia el interior de la cámara de aspiración 80 a
través del puerto de aspiración 92, de tal forma que se hace el
vacío en una cámara de presión negativa del intensificador de vacío
que se comunica con el puerto de aspiración 92 o el tanque de vacío
que comunica con la cámara de presión negativa. Entre tanto, el
volumen interno de la cámara de descarga 80b se reduce
gradualmente, de modo que el gas es descargado del bastidor 10, a
través del puerto de descarga 96 que comunica con cámara de descarga
80b.
La presente válvula de paletas es un tipo de
válvula de gas de paletas de lubricación intermitente, donde se
introduce de modo intermitente un lubricante en el bastidor 10
durante al rotación del rotor 40. Es decir que la presente válvula
de paletas tiene un paso de suministro de lubricante 100 formado a
través del bastidor 10 y el rotor 40, de modo que el lubricante es
suministrado de forma intermitente desde el motor del vehículo al
interior de la cámara de la bomba 42 a través del paso de
suministro lubricante 100 para lubricar las superficies internas
del bastidor 10, el rotor 40 y la paleta 70. Como se puede ver en la
figura 2, el árbol de levas 50 tiene un orificio central 102
formado a través de su parte central radial, de modo que se extiende
en sentido axial y se abre en su cara terminal sobre el lateral del
rotor 40. Por otra parte, la parte del eje 46 del rotor 40 tiene un
orificio axial 110 formado a través de su parte central radial, de
modo que se extiende en sentido axial y se abre en su cara extrema
distal sobre el lateral del árbol de levas 50. La parte del eje 46
tiene además un orificio diametral 112 que comunica con una parte
extrema axial del orificio axial 110, alejada de la cara terminal
distal antes citada. El orificio diametral 112 está formado en un
sentido diametral de la parte del eje 46, de modo que el orificio
diametral 112 está abierto en la superficie circunferencial de la
parte del eje 46 en sus dos posiciones circunferenciales
diametralmente opuestas. Este orificio diametral 112 puede ser
considerado como dos orificios radiales formados a lo largo de una
línea recta. El orificio central 102 del árbol de levas 50 y el
orificio axial 110 de la parte del eje 46 se mantienen en
comunicación entre si por medio de un tubo de comunicación 116 que
tiene un paso interno. Se disponen dos elementos de sellado 118
entre las partes extremas opuestas respectivas de la superficie
circunferencial exterior del tubo de comunicación 16 y las partes
terminales correspondientes del orificio central 102 y el orificio
axial 110. Los elementos de sellado 118 evitan que se salga el
lubricante de las conexiones entre el tubo de comunicación 116 y
los orificios 102, 110. El sentido diametral de la parte del eje 46
en el que se extiende el orificio diametral 112 es paralelo al
sentido diametral en el que se extiende la hendidura de la paleta
60. La parte del eje 46 tiene además un paso diametral 120 formado
en sentido diametral paralelo al sentido diametral en el que la
hendidura de la paleta 60 se extiende a través del rotor 40. El
paso diametral 110 es definido por una acanaladura formada en
paralelo y en comunicación con la hendidura de la paleta 60 y que
tiene una dimensión en anchura más pequeña que la hendidura de la
paleta 60 vista en el sentido de grosor de la paleta 70. La
acanaladura indicada anteriormente está cerrada por una de las caras
laterales opuestas de la paleta 70 que se encuentra en el lateral
de la parte del eje 46, formándose de este modo el paso diametral
120. El paso diametral 120 puede ser sustituido por un paso radial
abierto en la superficie circunferencial de la parte del eje 46, en
una sola posición circunferencial de la misma.
La parte del cuerpo principal 12 del bastidor 10
tiene una acanaladura de comunicación 130 formada en la superficie
circunferencial 120 interior que define el orificio del eje 36. Esta
acanaladura de comunicación 130 está abierta en uno de sus extremos
opuestos al espacio de alojamiento 30 (es decir abierta en la cara
terminal interior 32 de la parte de pared terminal 20), pero no
está abierta en la cara terminal exterior de la parte de soporte 32.
La acanaladura de comunicación 130 tiene una longitud en el sentido
axial de la parte del eje 46 del rotor 40, superior a la longitud
de la parte extrema proximal de la parte del eje 46 en la que se
forman el orificio diametral 112 y el paso diametral 120. Cuando el
rotor 40 está situado dentro del intervalo predeterminado de
posición angular respecto de la parte de pared circunferencial 18
del bastidor 10, tal como se describe detalladamente más adelante,
la acanaladura de comunicación 130 se comunica con uno de los
extremos opuestos del orificio diametral 112 y uno de los extremos
opuestos del paso diametral 120. La parte del cuerpo principal 12
tiene además una acanaladura de ventilación 134 formada en la
superficie circunferencial interior que define el orificio del eje
36, en una posición circunferencial diametralmente opuesta a la
posición circunferencial de la acanaladura de comunicación 130. Esta
acanaladura de ventilación 134 está abierta en uno de sus extremos
opuestos en la cara terminal exterior de la parte de soporte 22,
(es decir, abierta a la atmósfera) pero no está abierta al espacio
de alojamiento 30. La acanaladura de ventilación 134 tiene una
longitud determinada, de modo que cuando el rotor 40 está situado
en una posición angular dentro del intervalo angular predeterminado
respecto de la parte de pared circunferencial 18 del bastidor 10, la
acanaladura de ventilación 134 se comunica con el otro extremo del
orificio diametral 112 pero no se comunica con el otro extremo del
paso diametral 120. Dentro del intervalo predeterminado de posición
angular del rotor 40 respecto de la parte de pared circunferencial
18 del bastidor 10, el orificio diametral 112 se mantiene en
comunicación en uno de sus extremos (en su extremo superior, según
se ve en la figura 2) con la acanaladura de comunicación 130,
mientras que el paso diametral 120 se mantiene también en
comunicación en uno de sus extremos (en su extremo superior) con la
acanaladura de comunicación 130. En la presente realización, el
paso del suministro del lubricante 100 indicado anteriormente queda
definido por el paso formado a través del tubo de comunicación 116,
el orificio axial 110, el orificio diametral 112, el paso diametral
120 y la acanaladura de comunicación 130. Cuando el rotor 40 se
coloca en una posición angular situada fuera del intervalo angular
predeterminado indicado anteriormente, tal como se indica en las
figuras 3 y 4 a modo de ejemplo, el paso de suministro de lubricante
100 está cerrado. Cuando el rotor 40 está dentro del intervalo
predeterminado de posición angular indicado en la figura 1, por
otra parte, el paso de suministro de lubricante 100 está abierto,
de modo que el interior del bastidor 10 es lubricado con el
lubricante suministrado por una fuente de suministro de lubricante
dispuesta en el motor. En este estado abierto del paso de
suministro de lubricante 100, el lubricante presurizado suministrado
desde el motor se distribuye a través del paso de suministro de
lubricante 100 hacia el rotor 40 y la paleta 70, en particular las
superficies de contacto deslizante entre la paleta 70 y la hendidura
de la paleta 80 del rotor 40, y las superficies de contacto
deslizante entre la paleta 70 y el bastidor 10. Hay que señalar que
el orificio central 102 puede considerarse como parte del paso de
suministro 100. Cuando el rotor 40 está situado en una posición
angular dentro del intervalo angular predeterminado respecto de la
parte de pared circunferencial 18, el orificio diametral 112 se
comunica en su otro extremo con la acanaladura de ventilación 134.
No obstante, el caudal de lubricante desde la acanaladura de
ventilación 134 de regreso hacia el motor es comparativamente bajo
ya que la profundidad de la acanaladura de ventilación 134 es
considerablemente más pequeña que la profundidad del paso de
comunicación 130.
El suministro intermitente del lubricante desde
el motor hasta el interior del bastidor 100 durante la rotación del
rotor 40 se interrumpe cuando se desconecta o se para el motor y la
bomba de paletas. Si se para el rotor 40 de forma que su posición
angular se encuentre dentro del intervalo angular predeterminado
indicado anteriormente, el lubricante se introduce en la cámara de
la bomba 42 a través del paso de suministro de lubricante 100
situado en su estado abierto, debido a una presión negativa o
reducida en el interior de la cámara de la bomba 42. En este caso,
cierta cantidad de lubricante se aloja en la parte inferior de la
cámara de la bomba 42. Como la acanaladura de ventilación 134 se
mantiene en comunicación con el paso del suministro del lubricante
100, también se introduce aire en la cámara de la bomba 42, de modo
que la cantidad de lubricante introducido en la cámara de la bomba
se reduce al introducirse una cantidad de aire en la cámara de la
bomba 42 a través de la acanaladura de ventilación 134. La cantidad
de lubricante introducida dentro la cámara de la bomba 42 se puede
ajustar regulando la relación entre la sección transversal de paso
de lubricante por el paso de suministro 100 y la acanaladura de
ventilación 134.
La posición relativa en el sentido de rotación
del rotor 40 entre el rotor 40 que tiene el orificio diametral 132
y el paso diametral 120 y la paleta 70, y la posición relativa en el
sentido de rotación del rotor 40 entre el rotor 40 y el bastidor 10
que tiene la acanaladura de comunicación 130 se determinan en la
forma descrita anteriormente. Es decir que estas posiciones
relativas se determinan de modo que cuando el rotor 40 está situado
en el centro del intervalo predeterminado de posición angular
respecto de la parte de pared circunferencial 18, tal como se
muestra en la figura 1, el punto de contacto de la parte extrema 74
de la paleta 70 con la superficie circunferencial de la parte de
pared circunferencial 18 está situado en la posición más baja de la
superficie circunferencial interior, es decir, en el punto más bajo
de la cámara de la bomba 42. En la posición angular relativa del
rotor 40 de la figura 1, una cantidad del lubricante que queda en
la parte más baja del espacio interior del bastidor 10 (en la parte
más baja de la cámara de la bomba 42) queda por lo tanto dividida
por la parte extrema 74 de la paleta 70 en dos partes prácticamente
iguales. Cuando se para el motor 40 de modo que la posición angular
del rotor 40 respecto del bastidor 10 se encuentra dentro del
intervalo angular predeterminado, la cantidad de lubricante que
queda en la posición más baja del espacio interior del bastidor 10
queda dividida por la parte extrema 74 en una primera y una segunda
partes. En la presente realización, una de las dos secciones de la
paleta 70 que incluye la parte terminal 74 funciona como paleta
divisora inicial, que divide una cantidad del lubricante que queda
en la posición más baja de la cámara de la bomba 42 en una primera y
una segunda parte, cuando el rotor 40 se detiene en una posición
angular respecto del bastidor 10 que se encuentra dentro de un
intervalo predeterminado. Cuando se vuelve a poner en marcha la
bomba de paletas, mientras la cantidad de lubricante en el bastidor
10 es dividida en la primera y en la segunda partes, la primera
parte de la cantidad de lubricante del lado corriente arriba de la
paleta divisora inicial (inclusive la parte extrema 74) tal como se
ve en el sentido de rotación del rotor 40, es descargada a través
del puerto de descarga 96, por la paleta divisora inicial.
Ulteriormente, la segunda parte del lubricante que se encuentra en
el lado corriente abajo de la paleta divisora inicial es descargada
a través del puerto de descarga 96 por una paleta posterior que es
la otra de las dos secciones antes citadas de la paleta 70, que
incluye la otra parte extrema 72.
Cuando se detiene el rotor 40 en una posición
angular dentro del intervalo predeterminado, en el que el paso de
suministro de lubricante 100 está abierto, el lubricante se
introduce en el bastidor 10 debido a la presión negativa en el
interior del bastidor y la cantidad de lubricante introducida es
dividida por la paleta 70 en dos partes. Por consiguiente, cuando se
reanuda la rotación del rotor 40, las dos partes del lubricante se
descargan en dos momentos diferentes, uno tras otro, de modo que la
paleta 70 queda protegida de una carga excesivo debido a la
cantidad de lubricante que permanece en el interior el bastidor 10
una vez que se ha puesto en marcha ulteriormente la bomba de
paletas. Por lo tanto, se reduce el ruido que produce la bomba de
paletas cuando trabaja y se mejora la durabilidad de la misma. No
obstante, la presente bomba de paletas no necesita un dispositivo
de medición del lubricante, por lo que se puede obtener a un coste
relativamente reducido. Cuando se detiene el rotor 40 en una
posición angular fuera del intervalo predeterminado, la cantidad de
lubricante en la parte más baja de la cámara de la bomba 42 no es
dividida por la paleta divisoria inicial. En este caso, sin
embargo, el paso de suministro de lubricante 100 está cerrado, de
modo que la cantidad de lubricante que se introduce en el bastidor
10 es pequeña, lo cual permite volver a poner en marcha la bomba de
paletas sin que actúe sobre la paleta 70 una carga excesiva.
En la realización ilustrada que se acaba de
describir, el movimiento de rotación del árbol de levas 50 se
transmite al rotor 40 a través del acoplamiento 52. No obstante, el
acoplamiento 52 puede ser sustituido por unos engranajes, una
correa o cualquier medio de transmisión de rotación adecuado.
Aunque la bomba de paletas según la realización ilustrada se dispone
de modo que el lubricante se suministre inicialmente a la parte del
eje 46 del rotor 40, la bomba de paletas se puede modificar de
forma que el lubricante se suministre inicialmente al bastidor 10 y
luego, de forma intermitente, al rotor 40.
Aunque la bomba de paletas según la realización
ilustrada utilice solo una paleta 70, que se puede mover por
deslizamiento, soportada por el rotor 40, el principio de la
presente invención se puede aplicar asimismo a bombas de paletas de
muchos tipos diferentes, tales como las bombas de paletas del tipo
en el que dos paletas se pueden mover por deslizamiento y son
soportadas por una sola hendidura de paleta formada en el rotor, tal
como se describe en el documento
JP-3-115792A , y a bombas de paletas
del tipo en el que hay una pluralidad de paletas (por ejemplo tres)
que se pueden mover por deslizamiento, soportadas por unas
hendiduras de paletas formadas en el rotor.
Claims (16)
1. Método de trabajo de una bomba de gas de
paletas que comprende un bastidor (10), un rotor (40) dispuesto, de
forma que pueda girar, dentro del bastidor y que coopera con el
bastidor para definir una cámara de la bomba (42) que tiene una
dimensión en el sentido radial del rotor, dimensión que varia en el
sentido de giro del rotor, por lo menos una paleta (70) soportada
por dicho rotor, que se puede mover respecto del mismo y que divide
la cámara de la bomba en una pluralidad de cámaras (80) de volumen
variable y un paso de alimentación del lubricante (100) formado a
través del bastidor y del rotor, con la particularidad de que el
paso de alimentación del lubricante está cerrado cuando el rotor
está situado respecto del bastidor en una posición angular que se
encuentra fuera de cierto intervalo angular predeterminado, y que
se abre para la comunicación con una fuente externa de suministro de
lubricante cuando el rotor está situado en una posición angular
dentro del intervalo angular predeterminado, caracterizado
porque la bomba de paletas se acciona de forma que cumpla la
condición de que, cuando se para el rotor (40), en una posición
angular, respecto del bastidor, situada dentro de un intervalo
angular predeterminado, una masa de lubricante que queda en la
posición más baja de la cámara de la bomba (42) es dividida en una
primera y una segunda parte, por medio de una paleta divisora
inicial (74) que presenta una de las (por lo menos una) paletas
(70).
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la relación entre un volumen de dicha
primera parte y un volumen de la segunda parte mencionada está
comprendida entre 4:1 y 1:4.
3. Método según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicha relación está comprendida entre
3:1 y 1:3.
4. Método según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicha relación está comprendida entre
2:1 y 1:2.
5. Método según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicha relación está comprendida entre
1,5:1 y 1:1,5.
6. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1-5, caracterizado porque
dicha bomba de gas de paletas se puede utilizar como bomba de
vacío.
7. Bomba de gas de paletas que comprende:
un bastidor (10),
un rotor (40) dispuesto, de forma que pueda
girar, dentro del bastidor y que coopera con el bastidor para
definir una cámara de la bomba (42) que tiene una dimensión en el
sentido radial del rotor, dimensión que varia en el sentido de giro
del rotor,
por lo menos una paleta (70) soportada por dicho
rotor, que se puede mover respecto del mismo y que divide la cámara
de la bomba en una pluralidad de cámaras (80) de volumen variable,
y
un paso de alimentación del lubricante (100)
formado a través del bastidor y del rotor, con la particularidad de
que el paso de alimentación del lubricante está cerrado cuando el
rotor está situado respecto del bastidor en una posición angular
que se encuentra fuera de cierto intervalo angular predeterminado,
y que se abre para la comunicación con una fuente externa de
suministro de lubricante cuando el rotor está situado en una
posición angular dentro del intervalo angular predeterminado,
caracterizado porque se determina una
posición relativa entre el citado paso de suministro de lubricante
(100) en posición abierta y una paleta divisora inicial (74) que es
por lo menos una de las paletas citadas, de modo que un punto de
contacto de dicha paleta divisora inicial con una superficie
circunferencial interior de dicho bastidor, cuando se detiene el
rotor (40) en una posición angular respecto de dicho bastidor,
posición angular que se sitúa en el centro del intervalo angular
predeterminado, está situado en el punto más bajo de dicha cámara de
la bomba o en una posición adyacente a dicho punto más bajo.
8. Bomba de gas de paleta según la
reivindicación 7, caracterizada porque la posición adyacente
a dicho punto más bajo de la mencionada cámara de la bomba (42) está
situado dentro de un intervalo angular central de 30° con respecto a
un centro de gravedad de un espacio interior de dicho bastidor (10)
en sección transversal en un plano perpendicular a un eje de
rotación de dicho rotor (40), estando situado dicho punto más bajo
en el centro de dicho intervalo angular central.
9. Bomba de gas de paletas según la
reivindicación 8, caracterizada porque el citado intervalo
angular central es de 20°.
10. Bomba de gas de paletas según la
reivindicación 8, caracterizada porque el intervalo angular
central es de 10°.
11. Bomba de gas de paletas según la
reivindicación 8, caracterizado porque el citado intervalo
angular central es de 6°.
\newpage
12. Bomba de gas de paletas según cualquiera de
las reivindicaciones 7-11, caracterizada
porque dicha posición adyacente al punto más bajo de la cámara de la
bomba mencionada (42) está situada dentro de un intervalo angular
central predeterminado con respecto a un centro de gravedad de un
espacio interior de dicho bastidor en sección transversal en un
plano perpendicular a un eje de rotación de dicho rotor (40),
siendo dicho intervalo angular predeterminado central no más de
cuatro veces mayor que el intervalo angular predeterminado del
mencionado rotor, estando situado el citado punto más bajo en el
centro del intervalo angular central indicado.
13. Bomba de gas de paletas según la
reivindicación 12, caracterizada porque dicho intervalo
angular central es no más de dos veces mayor que el intervalo
angular predeterminado del mencionado rotor (40).
14. Bomba de gas de paletas según la
reivindicación 12, caracterizada porque dicho intervalo
angular central no es más grande que el intervalo angular
predeterminado del citado rotor (40).
15. Método de trabajo de una bomba de gas de
paletas que comprende un bastidor (10), un rotor (40) dispuesto, de
forma que pueda girar, dentro del bastidor y que coopera con el
bastidor para definir una cámara de la bomba (42) que tiene una
dimensión en el sentido radial del rotor, dimensión que varia en el
sentido de giro del rotor, por lo menos una paleta (70) soportada
por dicho rotor, que se puede mover respecto del mismo y que divide
la cámara de la bomba en una pluralidad de cámaras (80) de volumen
variable y un paso de alimentación del lubricante (100) para
introducir un lubricante desde una fuente de suministro de
lubricante interna en el interior de la cámara de la citada
bomba,
caracterizado porque dicho rotor (40) se
detiene en una posición angular respecto de dicho bastidor, en la
que una cantidad de lubricante que permanece en la situación más
baja de dicha cámara de bomba (42) es dividida en una primera y una
segunda parte, por una paleta divisora inicial (74) que presenta
por lo menos una de estas paletas /70) y que cuando la rotación de
dicho rotor se reanuda, dicha primera parte es descargada primero de
la cámara de bomba mencionada por la paleta divisora inicial
indicada y la segunda parte es descargada entonces de la cámara de
la bomba por una paleta que viene después de dicha paleta divisora
inicial.
16. Método según la reivindicación 15,
caracterizado porque el paso de suministro de lubricante
indicado (100) está formado a través de dicho bastidor (10) y el
rotor (40) y está cerrado cuando el citado rotor está situado en
una posición angular respecto del bastidor, fuera de un intervalo
angular predeterminado, y está abierto para su comunicación con la
citada fuente de suministro de lubricante exterior cuando el rotor
indicado está situado en una posición angular dentro de dicho
intervalo angular predeterminado, haciéndose funcionar dicha bomba
de paletas de modo que cumpla la condición de que cuando dicho
rotor se detiene en la posición angular dentro del intervalo
angular predeterminado, la cantidad de lubricante que permanece en
dicha parte más baja de la cámara de la bomba (42) es dividida en
las partes primera y segunda mencionadas por la paleta divisora
inicial antes citada.
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