ES2300139T3

ES2300139T3 - Dispositivo formado por la combinacion de una camara y un piston.

Info

Publication number: ES2300139T3
Application number: ES99913133T
Authority: ES
Inventors: Nicolaas Van Der Blom
Original assignee: NVB Composites International AS
Current assignee: NVB Composites International AS
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2008-06-01
Anticipated expiration: 2019-04-22
Also published as: MXPA01010709A; CA2371211A1; DE60024987T2; DK1696124T3; ATE381674T1; CN100520065C; CA2377413C; EP1179140A1; CA2371211C; BR0011199A; TWI243876B; AU3139199A; TW106786B; JP2011017441A; EP1179140B1; CN101498299B; HK1048153B; KR20020018191A; KR100833553B1; CZ20013746A3

Abstract

Una combinación de pistón y cámara que comprende una cámara alargada (21, 162) limitada por una pared interna de la misma y que comprende medios de pistón (36, 36¿, 163) dispuestos en dicha cámara y destinados a ser movidos selladamente con relación a la misma al menos entre unas primera y segunda posiciones longitudinales de dicha cámara, caracterizada porque dicha cámara tiene secciones transversales de sección transversal de áreas diferentes en las posiciones longitudinales primera y segunda de dicha cámara y áreas de sección transversal que difieren en forma al menos sustancialmente continua en posiciones longitudinales intermedias entre dichas primera y segunda posiciones longitudinales, siendo el área de la sección transversal de la primera posición longitudinal mayor que el área de la sección transversal de la segunda posición longitudinal, y dichos medios de pistón están diseñados para adaptarse ellos mismos y para adaptar unos medios de cierre hermético a dichas áreas diferentes de las secciones transversales de dicha cámara durante los desplazamientos relativos de dichos medios de pistón desde dicha primera posición longitudinal hasta dicha segunda posición longitudinal de la cámara pasando por dichas posiciones longitudinales intermedias, donde los medios de pistón (36, 36¿) comprenden: ¿ un material elásticamente deformable (25, 25¿) diseñado para adaptarse a la sección transversales de la cámara (21) a medida que se desplaza desde la primera posición longitudinal a la segunda de dicha cámara (21), y ¿ un resorte plano en espiral (31) que tiene un eje central (19) al menos sustancialmente a lo largo del eje longitudinal (19) y que está posicionado contiguo al material deformable elásticamente (25, 25¿) a fin de sostener al material elásticamente deformable (25, 25¿) en la dirección longitudinal.

Description

Dispositivo formado por la combinación de una cámara y un pistón.

Campo técnico

El presente invento se relaciona con un dispositivo formado por la combinación de una cámara y un pistón dispuesto dentro de la cámara, siendo dicha cámara y dicho pistón movibles relativamente en un predeterminado sentido de movimiento entre una primera posición y una segunda posición. Tales combinaciones pueden ser usadas en cualquier dispositivo en el que se requiera el uso de una cámara y un pistón. Ejemplos de estos dispositivos son bombas de pistón de cualquier tipo, específicamente bombas de pistón accionadas manualmente, accionadores, amortiguadores, motores, etc.

Fundamento del invento

En el caso de las bombas de pistón accionadas manualmente y que se usan en la actualidad existe el problema de que los brazos o una o ambas piernas del usuario de la bomba deben soportar cargas directas. La fuerza que es necesario aplicar para accionar la bomba aumenta en cada carrera si es necesario aumentar la presión de un medio gaseoso y/o líquido contenido dentro de un cuerpo cerrado, tal como por ejemplo un neumático. La fuerza sigue igual si el medio es un líquido no comprimible, tal como por ejemplo agua en el caso de las bombas de agua. Como resultado el usuario experimenta una sensación errónea. En el proceso de diseño la magnitud de estas fuerzas es a menudo decidida como un compromiso entre el peso esperado y la potencia inicial de los brazos o una o ambas piernas del usuario, y el tiempo que toma bombear el cuerpo. El diámetro del pistón define el nivel de la fuerza que debe ser aplicada para accionar la bomba. El tiempo de bombeo es también definido por la longitud del cilindro de la bomba. Estos factores hacen que el uso de la bomba sea limitado a personas de una cierta estatura. Ejemplos evidentes son bombas para inflar neumáticos de bicicletas y automóviles. En especial las bombas de presión elevada tienen un diseño óptimo para usuarios masculinos (un punto de diseño especial que es un peso de 75 kg y una estatura de 1,75) no obstante el hecho de que mujeres y adolescentes constituyen el grupo más numeroso de usuarios de bicicletas de
carreras.

Cuando mediante el uso de la misma bomba es necesario obtener presiones comprendidas dentro del orden de 4 bar a 13 bar, por ejemplo una bomba para inflar neumáticos de bicicleta de presión elevada, la combinación de un tiempo de bombeo bajo para neumáticos de volumen elevado y presión baja y fuerzas bajas para neumáticos de volumen bajo y presión elevada constituye un problema en el caso de una bomba accionada manualmente y que está apoyada en el suelo. Si un neumático de presión baja y con un volumen relativamente grande debe ser inflado con una bomba de presión alta, la operación toma más tiempo que el necesario y el usuario no experimenta ninguna fuerza de reacción, lo que le proporciona una sensación errónea. A menudo resulta dificultoso inflar con la presión correcta un neumático de presión elevada, por ejemplo si se emplea una bomba de suelo de alta presión, dado que a menudo no se requiere más que parte de la última carrera de la bomba, en la mayoría de los casos no a la terminación de la carrera. Por lo tanto, resulta dificultoso controlar el movimiento del pistón y detenerlo cuando aparece una fuerza de accionamiento demasiado elevada.

En los comienzos de la década de 1980 aparecieron nuevos tipos de bicicletas y neumáticos. Estas nuevas bicicletas son usadas ampliamente como medio de transporte. Por lo tanto, en la literatura de patentes se observaron bombas de pistón de tipo universal. Estas bombas pueden inflar neumáticos tanto de baja presión como de alta presión por medio de una cantidad razonable de fuerza y tiempo. Tal resultado es obtenido mediante la aplicación simultánea de varios cilindros y pistones dispuestos en relación coaxial y paralela y que pueden ser activados y desactivados (por ejemplo, DE 195 18 242 A1, DE 44 39 830 A1, DE 44 34 508 A1, PCT/SE96/00158). Estas soluciones resultan costosas y están expuestas a sufrir desperfectos debido al hecho de que partes importantes de la bomba deben ser incorporadas muchas veces.

Una bomba del tipo que se usa apoyada en el suelo para inflar neumáticos de bicicleta y que presenta desde afuera la forma de un único y simple cono truncado, provisto de un pistón movible, es conocida desde los comienzos de la literatura referida al ciclismo. El propósito aparente es el reducir la fuerza necesitada para el accionamiento, dado que el cono está dispuesto con el vértice hacia abajo. Dentro de la técnica anterior no existe aparentemente ningún pistón adaptado para moverse dentro de una cámara que tiene diámetros diferentes y con la cual debe establecer un cierre apropiado y hermético. Esto no debe causar ninguna sorpresa dado que no resulta fácil producir un pistón de esa clase que tenga un funcionamiento confiable, específicamente ni siquiera con las técnicas conocidas en ese entonces cuando existían únicamente neumáticos de baja presión y volumen elevado. La pérdida de aire no causaba ningún problema para tal producto de consumidor. En el caso de bombas de alta presión de uso corriente o aquellas destinadas a finalidades profesionales es decisivo que no exista ninguna pérdida de aire. La necesidad de contar con construcciones de pistón para niveles de alta presión y/o niveles de presión alta y baja, que no sufran ninguna pérdida de aire, son distintas de aquellas referidas a pistones relacionados únicamente con niveles de presión más bajos.

En el documento US 5.503.188 se describe un tapón de flujo de tubería construido de materia orgánica con una bolsa inflable e impermeable. No cabe comparar este tapón con un pistón movible. En una bomba, el medio que debe ser comprimido y/o movido de manera continua puede imponer una carga dinámica en el pistón, en tanto que la sección transversal de la pared de la cámara presurizada de la bomba puede cambiar en lo referente al área y/o forma perpendicular a la dirección de movimiento del pistón entre un punto y otro, planteando problemas específicos de cierre hermético. Estos problemas de cierre hermético son resueltos por el presente invento.

El documento GB-A-0 2070 731 divulga un pistón de cuerpo sólido que tiene una sección transversal fija. El pistón porta dos anillos de sellado con respectivos orificios radiales que permiten a los anillos flexionarse y moverse circunferencialmente para adaptarse al diámetro de un cilindro en el cual está alojado el pistón.

El objeto del invento

El objeto del invento es el de proveer un dispositivo confiable y poco costoso que comprende la combinación formada por una cámara y un pistón, y cuyo diseño tiene el propósito de cumplir las demandas específicas referidas a la fuerza de accionamiento. Los dispositivos pueden de manera específica ser bombas de pistón, pero también dispositivos tales como accionadores, amortiguadores, motores, etc. Las bombas de pistón accionables manualmente resultarán cómodas de usar por el grupo objetivo sin prolongar el tiempo de bombeo, a la vez que los dispositivos que no son accionados manualmente logran una reducción sustancial en los costos de inversión y funcionamiento debido a una disminución de la fuerza de accionamiento. El invento se propone también resolver los problemas antedichos.

Resumen del invento

De manera general, un nuevo diseño para la combinación formada por una cámara y un pistón, por ejemplo para una bomba, debe asegurar que la fuerza que debe ser aplicada para accionar la bomba durante toda la operación de bombeo sea suficientemente baja como para que sea sentida cómoda por el usuario, que el largo de la carrera sea adecuado, en especial para mujeres y adolescentes, que el tiempo de bombeo no sea prolongado, y que la bomba tenga un mínimo de componentes confiables y esté casi del todo libre de trabajos de mantenimiento.

De acuerdo con el invento y tal como lo indica la parte de caracterización de la reivindicación 1, tales exigencias son cumplidas por un dispositivo que comprende una cámara y un pistón dispuesto dentro de dicha cámara, siendo dicho pistón y dicha cámara relativamente movibles en un sentido predeterminado de movimiento entre una primera posición y una segunda posición, siendo la sección transversal de la cámara, medida en un plano perpendicular al sentido de movimiento, mayor en la primera posición que en la segunda posición, siendo el cambio de la sección transversal de la cámara esencialmente continuo entre la primera posición y la segunda posición, y estando la sección transversal del pistón, medida en un plano perpendicular al sentido de movimiento, dispuesta para adaptarse a la sección transversal de la cámara.

De acuerdo con el invento y tal como lo indica la parte de caracterización de la reivindicación 2, tales exigencias son cumplidas por un dispositivo que comprende la combinación de una cámara y un pistón dispuesto dentro de dicha cámara, siendo dicho pistón y dicha cámara relativamente movibles en un sentido predeterminado de movimiento entre una primera posición y una segunda posición, siendo la sección transversal del pistón, medida en un plano perpendicular al sentido de movimiento, mayor en una primera posición del pistón que en una segunda posición del mismo, siendo el cambio de la sección transversal del pistón esencialmente continuo entre la primera posición del pistón y la segunda posición del mismo, siendo la sección transversal de la cámara, medida en un plano perpendicular al sentido de movimiento, mayor en la primera posición que en la segunda posición, siendo el cambio de la sección transversal de la cámara esencialmente continuo entre la primera posición y la segunda posición, estando la sección transversal de la cámara dispuesta para adaptarse a la sección transversal del pistón.

De acuerdo con el invento y tal como lo indica la parte de caracterización de la reivindicación 3, tales exigencias son cumplidas por un dispositivo que comprende la combinación de una cámara y un pistón dispuesto dentro de dicha cámara, siendo dicho pistón y dicha cámara relativamente movibles en un sentido predeterminado de movimiento entre una primera posición y una segunda posición, siendo la sección transversal del pistón, medida en un plano perpendicular al sentido de movimiento, mayor en una primera posición del pistón que en una segunda posición del mismo, siendo el cambio de la sección transversal del pistón esencialmente continuo entre la primera posición del pistón y la segunda posición del mismo, siendo transversal de la cámara, medida en un plano perpendicular al sentido de movimiento, mayor en la primera posición que en la segunda posición, siendo el cambio de la sección transversal de la cámara esencialmente continuo entre la primera posición y la segunda posición, y estando una sección transversal de la cámara y del pistón respectivamente dispuesta para adaptarse a la sección transversal del pistón y de la cámara, respectivamente.

Breve descripción de los dibujos

Para que el invento pueda entenderse bien se describirán ahora con referencia a los dibujos algunas realizaciones del mismo, que se dan a título de ejemplo solamente.

Se muestra lo siguiente en los dibujos en los que una sección transversal significa una sección transversal perpendicular al sentido de movimiento del pistón y/o la cámara, en tanto que una sección longitudinal es una sección en el sentido de dicho movimiento:

La figura 1 muestra un denominado esquema indicador de una bomba de pistón único de una sola etapa de funcionamiento y provista con un cilindro y un pistón de un diámetro fijo.

La figura 2A muestra un esquema indicador de una bomba de pistón de acuerdo con el invento, mostrando la parte A la opción en la que el pistón es movible, en tanto que la parte B muestra la opción en la que la cámara es
movible.

La figura 2B muestra un esquema indicador de una bomba de acuerdo con el invento, en la que la sección transversal aumenta nuevamente desde un cierto punto de la carrera de la bomba, por medio de una presión que sigue aumentando.

La figura 3A muestra una vista en corte longitudinal de una bomba que tiene diferentes áreas fijas de secciones transversales de la cámara de presurización, y un pistón cuyas dimensiones radial y axial cambian durante la carrera, siendo la disposición de pistón mostrada en el comienzo y en la terminación de una carrera de la bomba (primera realización).

La figura 3B es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 3A en el comienzo de una carrera.

La figura 3C es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 3A a la terminación de la carrera.

La figura 4A es una vista en corte longitudinal de una bomba con diferentes áreas fijas de las secciones transversales de la cámara de presurización y un pistón cuyas dimensiones radial y parcialmente axial cambian durante la carrera, siendo la disposición de pistón mostrada en el comienzo y en la terminación de una carrera de la bomba (segunda realización).

La figura 4B es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 4A en el comienzo de una carrera.

La figura 4C es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 4A que se muestra a la terminación de una carrera.

La figura 4D muestra la sección A-A de la figura 4B.

La figura 4E muestra la sección B-B de la figura 4C.

La figura 4F muestra una solución alternativa para la porción de carga de la figura 4D.

La figura 5A es una vista en corte longitudinal de una bomba con diferentes áreas fijas de las secciones transversales de la cámara de presurización, y un pistón cuyas dimensiones radial y axial cambian durante la carrera, siendo la disposición de pistón mostrada en el comienzo y la terminación de la carrera de la bomba (tercera realización).

La figura 5B es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 5A en el comienzo de una carrera.

La figura 5C es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 5A a la terminación de una carrera.

La figura 5D muestra la sección C-C de la figura 5A.

La figura 5E muestra la sección D-D de la figura 5A.

La figura 5F muestra la cámara de presurización de la figura 5A con medios de pistón provistos con medios de cierre hermético que están hechos de materiales compuestos.

La figura 5G es la vista aumentada de un detalle de los medios de pistón de la figura 5F mostrados durante una carrera.

La figura 5H es la vista aumentada de un detalle de los medios de pistón de la figura 5F a la terminación de una carrera, tanto mientras siguen estando bajo presión como cuando ya no hay ninguna presión.

La figura 6A es una vista en corte longitudinal de una bomba con diferentes áreas fijas de las secciones transversales de la cámara de presurización y una cuarta realización de un pistón cuyas dimensiones radial y axial cambian durante la carrera, siendo la disposición de pistón mostrada en el comienzo y a la terminación de la carrera de la bomba.

La figura 6B es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 6A en el comienzo de una carrera.

La figura 6C es la vista aumentada de un detalle de la figura 6A a la terminación de una carrera.

La figura 6D muestra la cámara de presurización de la figura 6A y una quinta realización del pistón cuyas dimensiones radial y axial cambian durante la carrera, siendo la disposición de pistón mostrada en el comienzo y a la terminación de una carrera de la bomba.

La figura 6E es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 6D en el comienzo de una carrera.

La figura 6F es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 6D a la terminación de una carrera.

La figura 7A es una vista en corte longitudinal de una bomba que comprende una porción cóncava de la pared de la cámara de presurización con dimensiones fijas y una sexta realización del pistón cuyas dimensiones radial y axial cambian durante la carrera, siendo la disposición de pistón mostrada en el comienzo y a la terminación de la carrera de la bomba.

La figura 7B es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 5A en el comienzo de una carrera.

La figura 7C es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 5A a la terminación de una carrera.

La figura 7D muestra la sección E-E de la figura 7B.

La figura 7E muestra la sección F-F de la figura 7C.

La figura 7F muestra ejemplos de secciones transversales obtenidas mediante expansiones de series de Fourier de una cámara de presurización en la que disminuye el área de la sección transversal, en tanto que el tamaño circunferencial permanece constante.

La figura 7G muestra una variante de la cámara de presurización de la figura 7A, que presenta ahora una sección longitudinal con secciones transversales fijas que están diseñadas de un modo tal como para que el área disminuya a la vez que la circunferencia permanece aproximadamente constante o disminuye en menor medida durante una carrera de la bomba.

La figura 7H es una vista en corte transversal G-G (línea de trazos) y H-H de la sección longitudinal de la figura 7G.

La figura 7I muestra una vista en corte transversal G-G (líneas de trazos) e I-I de la sección longitudinal de la figura 7H.

La figura 7J muestra una variante del pistón de la figura 7B, en la sección H-H de la figura 7H.

La figura 7K muestra otros ejemplos de secciones transversales efectuadas mediante expansiones de serie de Fourier de una cámara de presurización cuya área de la sección transversal disminuye, en tanto que el tamaño circunferencial permanece constante.

La figura 8A es una vista en corte longitudinal de una bomba que comprende una porción convexa de la pared de la cámara de presurización, con dimensiones fijas, y una séptima realización del pistón cuyas dimensiones radial y axial cambian durante la carrera, siendo la disposición de pistón mostrada en el comienzo y a la terminación de una carrera de la bomba.

La figura 8B es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 5A en el comienzo de una carrera.

La figura 8C es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 5A a la terminación de la carrera.

La figura 9A es una vista en corte longitudinal de una bomba con diferentes áreas fijas de las secciones transversales de la cámara de presurización y una octava realización del pistón cuyas dimensiones radial y axial cambian durante la carrera, siendo la disposición de pistón mostrada en el comienzo y a la terminación de una carrera de la
bomba.

La figura 9B es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 9A en el comienzo de una carrera.

La figura 9C es la vista aumentada de un detalle de la disposición de pistón de la figura 9A a la terminación de una carrera.

La figura 9D muestra el pistón de la figura 9B con una diferente disposición de sintonía.

La figura 10A muestra una novena realización del pistón similar a la mostrada en la figura 9A con diferentes áreas fijas de la sección transversal de la cámara de presurización.

La figura 10B es la vista aumentada de un detalle del pistón de la figura 10A en el comienzo de una carrera.

La figura 10C es la vista aumentada de un detalle del pistón de la figura 10A a la terminación de una carrera.

La figura 11A es una vista en corte longitudinal de una bomba con áreas diferentes fijas de las secciones transversales de la cámara de presurización y una décima realización del pistón cuyas dimensiones radial y axial cambian durante la carrera, siendo la disposición de pistón mostrada en el comienzo y a la terminación de una carrera de la bomba.

La figura 11B es la vista aumentada de un detalle del pistón de la figura 11A en el comienzo de una carrera.

La figura 11C es la vista aumentada de un detalle del pistón de la figura 11A a la terminación de una carrera.

La figura 12A es una vista en corte longitudinal de una bomba con áreas fijas diferentes de las secciones transversales de la cámara de presurización y una undécima realización del pistón cuyas dimensiones radial y axial cambian durante la carrera, siendo la disposición de pistón mostrada en el comienzo y a la terminación de una carrera de la bomba.

La figura 12B es la vista aumentada de un detalle del pistón de la figura 12A en el comienzo de una carrera.

La figura 12C es la vista aumentada de un detalle del pistón de la figura 12A a la terminación de una carrera.

La figura 13A es una vista en corte longitudinal de una bomba con áreas variables diferentes de la sección transversal de la cámara de presurización y un pistón con tamaños geométricos fijos, siendo la disposición de la combinación mostrada en el comienzo de la carrera de la bomba y a su terminación.

La figura 13B es la vista aumentada de un detalle de la disposición de la combinación mostrada en el comienzo de una carrera de la bomba.

La figura 13C es la vista aumentada de un detalle de la disposición de la combinación mostrada durante una carrera de la bomba.

La figura 13D es la vista aumentada de un detalle de la disposición de la combinación a la terminación de una carrera de bomba.

La figura 14 es una vista en corte longitudinal de una bomba con áreas variables diferentes de la sección transversal de la cámara de presurización y un pistón con tamaños geométricos variables, siendo la disposición de la combinación mostrada en el comienzo de la carrera de la bomba, durante el curso de la misma y a su terminación.

Descripción de realizaciones preferidas

La figura 1 muestra un denominado diagrama indicador. El diagrama muestra esquemáticamente la relación adiabática existente entre la presión p y el volumen V de la carrera de la bomba en el caso de una tradicional bomba de pistón, que trabaja en un solo sentido y de una sola etapa y con un cilindro de un diámetro fijo. El aumento de la fuerza de accionamiento que debe ser aplicada en cada carrera puede ser apreciada directamente en el diagrama y está en relación con el cuadrado del diámetro del cilindro. La presión p y por lo tanto la fuerza de accionamiento F aumentan normalmente durante la carrera hasta que se haya abierto la válvula del cuerpo que debe ser
inflado.

La figura 2A muestra el diagrama indicador de una bomba de pistón de acuerdo con el invento. Muestra que el diagrama de presión p es similar al de las bombas tradicionales, pero que la fuerza de accionamiento es diferente y depende en su totalidad del área elegida de la sección transversal de la cámara de presurización. Esto depende enteramente de las especificaciones, por ejemplo de que la fuerza de accionamiento no debe exceder de un cierto valor máximo. La forma de la sección longitudinal y/o transversal de la cámara de presurización puede tener cualquier clase de curva y/o línea. Es también posible que la sección transversal, por ejemplo, aumente al aumentar la presión (figura 2B). Un ejemplo de la fuerza de accionamiento son las líneas de trazo grueso 1 ó 2. Las diferentes posibilidades de pared indicadas con los números de referencia 1 y 2 corresponden a las líneas 1 y 2 del diagrama mencionadas anteriormente. La sección A se refiere a una bomba en la que únicamente el pistón es movible, en tanto que la sección B se relaciona con una bomba en la que únicamente la cámara está en movimiento. También es posible una combinación de ambos movimientos efectuados al mismo tiempo.

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La figura 2B muestra un ejemplo de un diagrama indicador de una bomba de pistón que tiene una cámara cuya sección transversal aumenta conforme aumenta la presión.

Las figuras 3A, B, C muestran detalles de la primera realización. El pistón se mueve dentro de la cámara de presurización, que comprende porciones de forma cilíndrica y forma cónica con secciones transversales circulares, cuyos diámetros disminuyen cuando la presión de medios gaseosos y/o líquidos aumenta. Esto se basa en la especificación de que la fuerza de accionamiento no debe exceder de un cierto valor máximo. La transición entre los diversos diámetros es gradual y sin ningún escalonamiento. Esto significa que el pistón puede deslizarse fácilmente en la cámara y adaptarse a las áreas y/o formas cambiantes de las secciones transversales sin perder capacidad de cierre hermético. Si la fuerza de accionamiento debe ser disminuida aumentando la presión, el área de la sección transversal del pistón disminuye y por lo tanto disminuye también el largo de la circunferencia. La reducción del largo circunferencial se basa en la compresión hasta el nivel de pandeo o se obtiene por relajamiento. La sección longitudinal de los medios de pistón es de forma trapezoidal con un ángulo variable \alpha de un valor de menos de, por ejemplo, 40º respecto de la pared de la cámara de presurización, de modo que no puede flexionarse hacia atrás. Las dimensiones de los medios de cierre hermético cambian en tres dimensiones durante cada carrera. Una porción de soporte de los medios de pistón, tal como por ejemplo un disco o refuerzos integrados en los medios de cierre hermético, por ejemplo dispuestos en el lado no presurizado durante una carrera de bombeo del pistón, protege contra el flexionamiento causado bajo presión. Una porción de carga de los medios de pistón, por ejemplo una arandela elástica con varios segmentos, puede ser también montada, por ejemplo sobre el lado presurizado del pistón. Esto estruja la porción flexible de cierre hermético en dirección hacia la pared. Esto es conveniente en el caso en que la bomba no haya sido usada durante cierto tiempo y los medios del pistón han estado plegados también durante cierto tiempo. Al mover el vástago de pistón, los lados de la sección transversal trapezoidal de la porción de cierre hermético de los medios de pistón será empujada en dirección axial y radial, de modo que el borde de cierre hermético del pistón acompaña el diámetro decreciente de la cámara de presurización. A la terminación de la carrera, el fondo de la cámara se ha puesto más alto en el centro a fin de reducir el volumen del espacio muerto. El vástago de pistón es guiado principalmente por la tapa que cierra la cámara de presurización. Conforme el pistón, en ambos sentidos de su movimiento, establece el cierre hermético con la pared de la cámara, el vástago de pistón, por ejemplo, comprime un canal de entrada por medio de una válvula solicitada por la fuerza de un resorte, cuyo cierre ocurre en el caso de un exceso de presión de la cámara. Si no se utiliza la porción de carga de los medios de pistón, esta válvula separada no sería necesaria. En el diseño de la bomba de acuerdo con el invento, las partes de la bomba han sido optimizadas para fuerzas de trabajo. El diámetro interior de la bomba, a lo largo de la mayor parte del largo de la cámara de bomba, es mayor que el diámetro de las bombas existentes. En consecuencia, el volumen de entrada es mayor, no obstante el hecho de que el volumen de la parte restante de la cámara sea menor que en el caso de dichas bombas existentes. Esto asegura que la bomba pueda funcionar más rápidamente que las bombas existentes, en tanto que la fuerza de accionamiento máxima requerida es reducida en forma considerable y resulta menor que el nivel que los usuarios consideran cómodo. El largo de la cámara puede ser reducido, de modo que la bomba resulta práctica, incluso para mujeres y adolescentes. El volumen de una carrera sigue siendo mayor que el de las bombas existentes.

La figura 3A muestra un pistón de bomba provisto con una cámara de presurización 1 con porciones de áreas diferentes de las secciones transversales de sus secciones de pared 2, 3, 4 y 5. Se muestra el vástago de pistón 6. La tapa 7 forma un tope para los medios de pistón y guía el vástago de pistón 6. Se muestran las transiciones 16, 17 y 18 existentes entre la sección y las paredes laterales 2, 3, 4 y 5. También se muestra el eje central longitudinal 19 de la cámara 1, el pistón 20 en el comienzo de la carrera de la bomba y el pistón 20' a la terminación de dicha
carrera.

La figura 3B muestra la porción de cierre hermético 8 hecha de un material elástico y la porción de carga 9, por ejemplo una arandela elástica con segmentos 9.1, 9.2 y 9.3 (otros segmentos no se muestran) y una porción de soporte 10 de los medios de pistón asegure al vástago de pistón 6 entre dos porciones de medios de traba 11. El vástago de pistón 6 tiene una entrada 12 una válvula 13. Se indica el ángulo \alpha_{1} formado entre la porción de cierre hermético 8 de los medios de pistón y la pared 2 de la cámara de presurización 1, viéndose también el borde de cierre
37.

La figura 3C muestra un canal de salida 14 provisto en unos medios 15 que reducen el volumen del espacio muerto. Se muestra el ángulo \alpha_{2} formado entre la porción de cierre hermético 8' de los medios de pistón y la pared 5 de la cámara de presurización 1, viéndose también la porción de carga 9'.

Las figuras 4A, B, C, D, E, F muestran detalles de la segunda realización preferida. La porción de cierre hermético de los medios de pistón está hecha de un material elásticamente deformable sostenido por medios de soporte que pueden describir un movimiento de rotación alrededor de un eje geométrico paralelo al eje central de la cámara. La consecuencia de este movimiento es que sostiene un área más extensa de los medios de cierre hermético cuanto más alta sea la presión de la cámara. La porción de carga de la porción de soporte inicia el movimiento de los medios de soporte. La porción de carga, con la forma de un resorte plano, puede cambiar sus dimensiones en una dirección perpendicular a la línea central de la cámara. El resorte se pone cada vez más rígido cuanto mayor sea la presión de la cámara. Puede ser también un resorte sobre el eje alrededor del cual los medios de soporte pueden describir un movimiento de rotación. Al disminuir el diámetro de la porción de cierre hermético se aumenta su longitud. Esto es lo que ocurre con un material elásticamente deformable que no admite más que un pequeño grado de compresión, tal como por ejemplo caucho. Por lo tanto, el vástago de pistón sobresale de estos medios de cierre hermético en el comienzo de una carrera. Si para la porción de cierre hermético se elige otro material, el largo del mismo puede mantenerse inalterado o puede disminuir al disminuir su diámetro.

La figura 4A muestra una bomba de pistón que tiene una cámara de presurización 21 con porciones de diferentes áreas de sección transversal. La cámara está provista con aletas de enfriamiento 22 en el lado de presión alta. La cámara puede comprender una pieza moldeada por inyección. Se muestra el vástago de presión 23 y la tapa 24 guía dicho vástago de pistón. El pistón 36 muestra el comienzo de una carrera de la bomba, en tanto que el pistón 36' muestra la terminación de dicha carrera.

La figura 4B muestra la porción de cierre hermético 25 elásticamente deformable que está asegurada al vástago de pistón 23 con ayuda de medios 26 (no mostrados). Una parte 27 del vástago de pistón 23 sobresale de la porción de cierre hermético 25. La porción de soporte 28 está colgada sobre un anillo 29, que está asegurado al vástago de pistón 23. La porción de soporte 28 puede describir un movimiento de rotación alrededor del eje 30. La porción de carga 31 comprende un resorte que está asegurado en una abertura 32 provista en el vástago de pistón 23, pudiendo verse el borde de cierre hermético 38.

La figura 4C muestra aquella parte 27 del vástago de pistón 23 que está casi cubierta por los medios de cierre hermético 25' elásticamente deformados, de los cuales ha aumentado ahora el largo y disminuido el diámetro, mostrándose también el borde de cierre hermético 38'.

La figura 4D muestra la sección A-A de la figura 4B. La porción de carga 31 tiene un extremo asegurado en la abertura 32 del vástago de pistón 23. Se muestran la porción de soporte 28 y el anillo 29 y la porción de soporte es detenida por una superficie de tope 33 (no mostrada). La porción de soporte 28 es guiada por los medios de guía 34 (no mostrados).

La figura 4E muestra la sección B-B de la figura 4C. Los medios de soporte 28 y los medios de carga 31 son movidos hacia el vástago de pistón 23, mostrándose la aleta 22.

La figura 4F muestra una alternativa de los medios de carga 31. Tales medios comprenden resortes 35 dispuestos en cada eje 30.

Las figuras 5A, B, C, D, E, F, G, H muestran detalles de la tercera realización. Es una variante de una primera realización. La porción de cierre hermético comprende una membrana impermeable flexible para medios gaseoso y/o líquidos. Este material puede cambiar sus dimensiones en tres direcciones sin ningún pliegue. La porción de cierre hermético está montada en un anillo tórico que establece un cierre hermético con la pared de la cámara. Dicho anillo tórico es cargado contra la pared con ayuda de unos medios de carga, tal como por ejemplo un resorte dispuesto en la circunferencia. El anillo tórico y el resorte están sostenidos además por unos medios de soporte que pueden describir un movimiento de rotación alrededor de un eje asegurado al vástago de pistón. Estos medios de soporte pueden estar solicitados por un resorte.

La figura 5A es una vista en corte longitudinal de una bomba de pistón análoga a la mostrada en la figura 3A. El pistón 49 se encuentra en el comienzo de la carrera de la bomba y el pistón 49' se encuentra en la terminación de dicha carrera.

La figura 5B muestra unos medios de pistón en el comienzo de una carrera de compresión, que comprende unos medios de cierre hermético 40: por ejemplo, una membrana envolvente puesta bajo tensión y asegurada a unos medios de cierre hermético 41: por ejemplo un anillo tórico. Este anillo tórico es solicitado por un resorte 42, dispuesto en la circunferencia de los medios de cierre hermético 41 y los medios de cierre hermético 40. Se muestra el eje central 39 del resorte 42. El anillo tórico 41 y/o el resorte 42 están sostenidos por unos medios de soporte 43 que pueden describir un movimiento de rotación alrededor de un eje 44, que está asegurado al vástago de pistón 45 y posicionado perpendicularmente al eje central 19. Tal disposición comprende una cierta cantidad de piezas separadas 43', puestas bajo compresión durante la carrera de compresión de la bomba. Tales piezas están dispuestas alrededor de la circunferencia de los medios de cierre 40 y 41 hermético y los medios de carga 42 que éstos sostienen. Los medios de soporte 43 pueden ser solicitados por un resorte 46. Se muestra el ángulo \beta_{1} formado entre la pared de la cámara 2 y los medios de soporte 43. El vástago de pistón 45 no tiene ninguna entrada ni ninguna válvula. Un anillo de soporte y/o un anillo de carga con la forma de un resorte puede ser montado en el anillo tórico como alternativa del resorte 42 (no mostrado). Se muestra también el borde de cierre hermético
48.

La Figura 5C muestra los medios de pistón a la terminación de la carrera. Los medios de cierre hermético 40' y 41' son más gruesos que en el comienzo de una carrera, que presenta los medios de cierre hermético 40 y 41. Se muestran el resorte 46' y también el ángulo \beta_{2} formado entre la pared 5 y los medios de soporte 43 a la terminación de una carrera.

La figura 5D muestra la sección C-C de la figura 5A con los medios de soporte 43, el eje 44 y un soporte 47.

La figura 5E muestra la sección D-D de la figura 5A.

La figura 5F muestra las dos posiciones del pistón 118 de la figura 5G y del pistón 118' de la figura 5H dentro de una cámara.

La figura 5G muestra un pistón que está hecho de materiales compuestos. Comprende una membrana envolvente 110 hecha de material impermeable elástico y fibras 111. La arquitectura de las fibras da como resultado una forma de cúpula cuando está bajo presión. Esta forma estabiliza el movimiento del pistón. Como alternativa, los medios de cierre hermético pueden comprender un forro, fibras y una cubierta (no mostrada). Si el forro no está apretado es posible agregar una membrana envolvente impermeable (no mostrada). Todos los materiales que se encuentran en el lado comprimido del pistón satisfacen las demandas ambientales específicas de la cámara. La membrana está montada en una porción de cierre hermético 112. Dentro de la membrana y la porción de cierre hermético se puede montar un anillo 13 de fuerza de resorte, capaz de deformarse elásticamente en su plano, y que mejora la carga del anillo 114. Se muestra el borde de cierre hermético 117.

La figura 5H muestra el pistón de la figura 5G a la terminación de la carrera de la bomba. La cúpula ha sido comprimida hasta impartirle la forma 115, siempre que siga estando sometida a una presión excesiva. La forma 110' es la que resulta si la presión excesiva es disminuida, por ejemplo después de que el medio ha sido liberado.

Las figuras 6A, B, C muestran detalles de la cuarta realización. Los medios de pistón comprenden un tubo de caucho provisto con un refuerzo, por ejemplo con la forma de un cordón o hilo textil enrollado alrededor del mismo. El ángulo neutro formado entre la tangente del arrollamiento de refuerzo y la línea central de la manguera (o sea el denominado ángulo de trenzado) es calculado matemáticamente como teniendo un valor de 54º44'. Una manguera sometida a una presión interna no experimenta ningún cambio de dimensiones (longitud, diámetro), siempre que no se produzca ningún alargamiento del refuerzo. En esta realización, el diámetro de los medios de pistón disminuye en relación con el diámetro decreciente de la sección transversal de la cámara conforme ocurren aumentos de presión. El ángulo de trenzado debe ser mayor que el ángulo neutro. La forma de la parte principal de la sección longitudinal de la cámara de presurización tiene aproximadamente una forma cónica debido al comportamiento de los medios de pistón. A la terminación de la carrera de la bomba, cuando el medio comprimido ha sido retirado de la cámara, el diámetro de los medios de pistón aumenta a la vez que su longitud disminuye. El aumento del diámetro no constituye ningún problema práctico. La fuerza de cierre hermético que el pistón ejerce sobre la pared de la cámara de presurización debe aumentar conforme aumenta la presión. Tal resultado puede ser obtenido, por ejemplo, eligiendo un ángulo de trenzado de un valor tal como para que el diámetro del pistón disminuya un poco menos que la disminución de diámetro de la sección transversal de la cámara. Por lo tanto, el ángulo de trenzado puede ser también elegido de manera que sea menor que el valor neutro y/o que sea estrictamente neutro. En general, la elección del ángulo de trenzado depende enteramente de las especificaciones del diseño, y por lo tanto tal ángulo de trenzado puede ser más ancho y/o menor y/o neutro. Es incluso posible que el ángulo de trenzado varíe de uno a otro lugar en el pistón. Otra posibilidad es que en la misma sección transversal del pistón estén presentes varias capas de refuerzo que tengan ángulos de trenzado idénticos y/o diferentes. Se puede usar cualquier tipo de material de refuerzo y/o cualquier dibujo de refuerzo. El lugar de ubicación de la capa o capas de refuerzo, puede encontrarse en cualquier parte de la sección transversal del pistón. La cantidad de forros y/o cubiertas puede ser mayor de 1. Es posible también que esté ausente una cubierta. Los medios de pistón pueden comprender también medios de carga y de soporte, por ejemplo los mostrados antes. A fin de poder adaptarse a cambios mayores en las áreas de las secciones transversales de la cámara se hace necesaria una construcción levemente diferente de los medios de pistón. En este caso, el cono comprende fibras que están bajo tensión. Las mismas están enredadas juntas en la parte superior del cono en la proximidad del vástago de pistón, y en el lado abierto del cono en el fondo del vástago de pistón. Las fibras pueden también estar aseguradas al propio vástago de pistón. El dibujo formado por las fibras es diseñado de modo de que estén sometidas a una tensión más elevada cuanto mayor sea la presión existente en la cámara de la bomba dentro de la cual debe ser comprimido el medio. Por supuesto, son posibles otros dibujos, lo que depende de las especificaciones. Éstos deforman la membrana envolvente del cono, de modo que se adapte a la sección transversal de la cámara. Las fibras pueden estar dispuestas sueltas sobre el forro o sueltas en canales formados entre un forro y una cubierta, o pueden estar integradas en uno de los dos o en ambos. Es necesario disponer de medios de carga a fin de obtener un cierre hermético apropiado respecto de la pared si todavía no hay presión debajo del cono. La pieza de carga, por ejemplo una pieza de fuerza elástica con la forma de un anillo, una placa, etc., puede ser incorporada en la membrana, por ejemplo insertándola en un proceso de moldeo. La suspensión del cono sobre el vástago de pistón es mejor que en las realizaciones anteriores, debido a que el pistón está ahora cargado por tensión. Se encuentra por lo tanto mejor equilibrado y se necesita menos material. La membrana envolvente y la cubierta del pistón pueden estar hechas de un material elásticamente deformable que satisfaga las condiciones ambientales específicas, en tanto que las fibras pueden ser elásticas o rígidas y estar hechas de un material apropiado.

La figura 6A es una vista en corte longitudinal de una bomba que tiene una cámara 60. Las porciones de pared 61 y 65 son ambas cilíndricas, en tanto que las porciones de pared 62, 63 y 64 tienen una forma cónica. Entre dichas porciones existen las respectivas transiciones 55, 67, 68 y 69. El número de referencia 59 muestra el pistón en el comienzo de una carrera de la bomba y el número de referencia 59' lo muestra a la terminación de dicha carrera.

La figura 6B muestra unos medios de pistón 50 y una manguera con un refuerzo 51. La manguera está asegurada al vástago de pistón 6 mediante un sujetador 52 u otro elemento similar. El pistón 6 tiene nervaduras 56 y 57, de las que las nervaduras 56 impiden el movimiento de los medios de pistón 50 respecto del vástago de pistón 6 en dirección hacia la tapa 7, en tanto que las nervaduras 57 impiden el movimiento de los medios de pistón 50 respecto del vástago de pistón 6 para alejarlo de la tapa 7. Son posibles otras configuraciones del conjunto de montaje (no mostradas). En el exterior de la manguera, un saliente 53 establece contacto de cierre hermético contra la pared 61 de la cámara 60. Además del refuerzo 51, la manguera comprende un forro 55. Se muestra también un ejemplo de una cubierta 54. La forma de la sección transversal longitudinal de los medios de pistón es un ejemplo, viéndose también el borde de cierre hermético 58.

La figura 6C muestra los medios de pistón a la terminación de la carrera, momento en el que el medio gaseoso y/o líquido está bajo presión.

Los medios de pistón pueden estar diseñados de manera que el cambio de diámetro ocurra únicamente a través de un cambio radial (no mostrado).

La figura 6D muestra el pistón 189 de la figura 6E y el pistón 189' de la figura 6F respectivamente en el comienzo y la terminación de una carrera de la bomba producida en una cámara de la figura 6A.

La figura 6E muestra unos medios de pistón que tienen aproximadamente una forma general de cono, con un ángulo superior 1/2\varepsilon_{1}. Se muestra el momento en que no hay una presión excesiva en el lado de la cámara. El cono tiene su parte superior montada en un vástago de pistón 180 y está abierto en el lado presurizado del pistón. La cubierta 181 comprende una porción de cierre mostrada como un saliente 182, que tiene un borde de cierre hermético 188 y en la que está insertada una pieza de fuerza de resorte 183, fibras 184, en calidad de medios de soporte, y un forro 185. La pieza 183 proporciona una acción de carga sobre la cubierta, de modo que dicho saliente 182 cierra herméticamente la pared de la cámara si no hay una presión excesiva en el lado de la cámara. Las fibras 184 pueden extenderse por canales 186, y los mismos se muestran situados entre la cubierta 181 y el forro 185. El forro 185 puede ser impermeable, y, en caso contrario, una capa separada 209 (no mostrada) presente en el lado presurizado está montada sobre el forro 185. Las fibras están unidas al vástago de pistón 180 en la parte superior 187 del cono y/o están unidas entre sí. Ocurre otro tanto en el caso del extremo inferior del vástago de pistón 180.

La figura 6F muestra los medios de pistón a la terminación de una carrera. En este caso, el ángulo superior es 1/2\varepsilon_{2}.

Las figuras 7A, B, C, D, E muestran detalles de la quinta realización de la bomba, con un pistón que está construido con la forma de otra estructura de material compuesto, que comprende un material básico que es sumamente elástico en las tres dimensiones, con un grado de relajamiento muy alto. Si por su misma naturaleza no es estanco, tal condición puede ser obtenida por ejemplo con ayuda de una membrana flexible dispuesta en el lado presurizado de los medios de pistón. La rigidez axial es obtenida con varios medios integrados de aumento de rigidez que, vistos en una sección vertical, forman un dibujo que de manera óptima llena esta sección, en tanto que la distancia intermedia es reducida cuanto menor sea el diámetro de la sección transversal, lo que en la mayoría de los casos significa cuanto mayor sea la presión existente en la cámara de presurización. En la sección longitudinal del pistón los medios reforzadores de rigidez se extienden formando varios ángulos entre una dirección axial y la dirección de la superficie de los medios de pistón. Cuanto más elevados sean los regímenes de presión tanto más se reducirán estos ángulos y se aproximarán a la dirección axial. Por lo tanto, en este caso, las fuerzas son transferidas a los medios de soporte, por ejemplo una arandela, que está conectada al vástago de pistón. Los medios de pistón pueden ser producidos en gran escala y con un costo bajo. Los medios reforzadores de rigidez y, en caso necesario, los medios de cierre hermético con la forma de dicha membrana flexible pueden ser obtenidos moldeándolos juntos por inyección con dicho material básico en una sola operación. Por ejemplo, los medios reforzadores de rigidez pueden ser unidos en la parte superior, lo que facilita el manejo. Es también posible producir la membrana "quemándola" en dicho material básico, durante el moldeo por inyección o después del mismo. Tal recurso resulta específicamente conveniente si el material básico es un material termoplástico. En ese caso, las bisagras no deben ser "quemadas".

Las figuras 7F, G, H, I, J, K muestran realizaciones de la cámara y una sexta realización del pistón, alojado dentro de esta cámara. La sexta realización del pistón es una variante de uno de los pistones de las figuras 7A, B, C, D, E. Si el cambio del área de la sección transversal del pistón y/o la cámara entre dos posiciones en la dirección de movimiento es continuo pero todavía tan grande como para provocar pérdidas, resulta ventajoso reducir a un mínimo el cambio de los otros parámetros de la sección transversal. Esto puede ser ilustrado utilizando, por ejemplo, una sección transversal circular (forma fija), en la que la circunferencia de un círculo es igual a \piD, en tanto que el área de un círculo es igual a ¼ \pi D^{2} (D señala el diámetro del círculo). Es decir, una reducción del diámetro D no proporcionará más que una reducción lineal de la circunferencia y una reducción proporcional al cuadrado del área. Resulta incluso posible mantener también la circunferencia y reducir únicamente el área. Si también la forma es fija, por ejemplo la forma de un círculo, existe una cierta área mínima. Cálculos numéricos avanzados en los que la forma es un parámetro pueden ser llevados a cabo utilizando las expansiones de serie de Fourier que se mencionan más abajo. La sección transversal de la cámara de presurización y/o el pistón puede tener cualquier forma, y esto puede ser definido por al menos una curva. La curva es cerrada y puede ser definida de manera aproximada por dos singulares formaciones de parámetros modulares de expansiones de serie de Fourier, una para cada función de coordenadas:

1

en donde

2

c_{p} = valores promedio de ponderación cosenoidal de f(x),

d_{p} = valores promedio de ponderación senoidal de f(x),

p = representa el orden de fineza trigonométrica,

sin = sen

Las figuras 7F, 7K muestran ejemplos de dichas curvas utilizando un conjunto de diferentes parámetros en las siguientes fórmulas. En estos ejemplos no se han usado más que dos parámetros. Si se usa un número mayor de coeficientes, es posible encontrar curvas optimizadas que satisfagan otras demandas importantes, tal como por ejemplo transiciones curvadas cuyas curvas tienen un cierto radio máximo y/o, por ejemplo, un máximo para la tensión en la porción de cierre hermético que, en ciertas aplicaciones dadas, no debe exceder de un cierto valor máximo.

Con esta fórmula se pueden describir toda clase de curvas cerradas, tal como por ejemplo una curva-C (véase PCT/DK97/00223, Fig. 1A). Una característica de estas curvas es que cuando desde el polo matemático se traza una línea que se encuentra en el plano de sección, la misma se cruza con la curva al menos una vez.

Las curvas son simétricas respecto de una línea del plano de sección y podrían ser generadas también mediante la siguiente expansión simple de serie de Fourier. La producción de un pistón o una cámara resultará más fácil cuando la curva de la sección transversal sea simétrica respecto de una línea que se encuentra en el plano de sección que pasa a través del polo matemático. Tales curvas regulares pueden ser definidas de manera aproximada mediante una sola expansión de serie de Fourier:

3

en donde

4

c_{p} = valores promedio ponderados de f(x),

p = representa el orden de fineza trigonométrica.

Cuando es trazada desde el polo matemático, una línea se cruzará siempre con la curva una sola vez.

Sectores de forma específica de la sección transversal de la cámara y/o el pistón pueden ser definidos de manera aproximada mediante la fórmula siguiente:

5

en donde

6

c_{p} = valores promedio ponderados de f(x),

p = representa el orden de fineza trigonométrica

sin = sen

y en donde esta sección transversal en coordenadas polares es representada aproximadamente por la fórmula siguiente:

7

en donde

r_{o} \geq 0,

a \geq 0,

m \geq 0, m \epsilon R,

n \geq 0, n \epsilon R,

0 \leq \varphi \leq 2\pi,

sin = sen

y en donde:

r = el límite de los "pétalos" de la sección transversal circular de la espiga activadora,

r_{O} = el radio de la sección circular alrededor del eje de la espiga activadora,

\alpha = el factor de escala para el largo de los "pétalos".

r_{max} = r_{0} + a

m = el parámetro para la definición del ancho de "pétalo"

n = el parámetro para la definición del número de "pétalos"

\varphi = el ángulo que limita la curva.

La entrada es ubicada en la proximidad del extremo de la carrera debido a la naturaleza de la porción de cierre hermético de los medios de pistón.

La figura 7A muestra una bomba de pistón provista con una cámara de presurización 70, en una sección longitudinal, con una porción cilíndrica 71, una transición 72 hacia una porción curvada cóncava continua 73 y otra transición 74 que lleva a una porción 75 de forma casi cilíndrica. Los medios de pistón 76 y 76' se muestran respectivamente en el comienzo y la terminación de una carrera de la bomba. En el extremo del canal de salida 77 se puede montar una válvula de retención 78 (no mostrada).

La figura 7B muestra los medios de pistón 76 compuestos de un material elástico 79 que, en presencia de presiones bajas, le imparte a la sección longitudinal del pistón la forma aproximada de un cono. El material 79 funciona también como un medio de carga. El fondo comprende unos medios de cierre hermético 80 que pueden ser plegados radialmente, y estos medios de cierre hermético 80 también funcionan parcialmente como medios de carga. Los medios de soporte principales comprenden medios aumentadores de rigidez 81 y 82, sirviendo los medios aumentadores de rigidez 81 principalmente para sostener el borde de cierre hermético 83 de los medios de pistón contra la pared de la cámara de presurización 70, en tanto que los otros medios aumentadores de rigidez 82 toman la carga proveniente de los medios de cierre hermético 80 y el material básico 79 y la transfieren a los medios de soporte 84, por ejemplo una arandela que a su vez es sostenida por el vástago de pistón 6. En esta posición de los medios de pistón 76 los medios de cierre hermético 80 están todavía levemente plegados, de modo que el pliegue 85 impone en el borde de cierre hermético 83 una carga cuanto mayor sea la presión existente dentro de la cámara 70. Los medios aumentadores de rigidez 82 están unidos entre sí en la parte superior mediante una junta 86. En esta posición de los medios de pistón 70, los medios aumentadores de rigidez 81 y 82 forman con el eje central unos ángulos \gamma y \delta, siendo el ángulo \delta aproximadamente paralelo respecto del eje central 19 de la cámara de presurización 70. El ángulo \phi_{1} está formado entre la superficie del pistón 76 y el eje central 19.

La figura 7C muestra los medios de pistón 76' a la terminación de la carrera de la bomba. Los medios de cierre hermético 80 han sido plegados juntos, en tanto que el material elástico 79 ha sido aplastado, con el resultado de que los medios aumentadores de rigidez 81 y 82 están dirigidos en relación aproximadamente paralela respecto del eje central 19. El ángulo \phi_{2} formado entre la superficie de los medios de pistón 76' y el eje central 19 es positivo, pero de un valor casi nulo. Se muestran también los medios de cierre hermético 80'.

La figura 7D es una vista en corte transversal E-E de los medios de pistón 76, que muestra el material elástico básico 19, los medios aumentadores de rigidez 81 y 82, los pliegues 87 de los medios de cierre hermético 80 y el vástago de pistón 6.

La figura 7E es una vista en corte transversal F-F de los medios de pistón 76', que muestra el material básico 79, los medios aumentadores de rigidez 81 y 82, los pliegues 87 de los medios de cierre hermético 80, ilustrando claramente la manera en la que es aplastado el material elástico 79.

La figura 7F muestra una serie de secciones transversales de una cámara cuya área disminuye con un cierto escalonamiento, en tanto que la circunferencia permanece constante. Estas condiciones son definidas por dos singulares formaciones modulares de parámetros de expansión de serie de Fourier, de las cuales hay una por cada función de coordenadas. En la parte superior izquierda se encuentra la sección transversal que es la sección transversal inicial de dicha serie. El conjunto de parámetros usados se muestra en la parte inferior de dicha figura. Esta serie muestra las áreas decrecientes de la sección transversal, pero es también posible aumentar estas áreas manteniendo constante la circunferencia.

La figura 7G es una vista en corte longitudinal de la cámara 162, en la que el área de la sección transversal cambia a la vez que permanece la circunferencia a lo largo del eje central. Se muestra el pistón 163. La cámara tiene porciones de áreas de sección transversal diferentes en su sección transversal de las secciones de pared 155, 156, 157 y 158. Se muestran las transiciones 159, 160 y 161 existentes entre dichas secciones de pared. Se muestran también las secciones G-G, H-H e I-I. La sección transversal G-G tiene una sección transversal en forma de círculo redondo, en tanto que la sección transversal H-H 152 tiene un área que equivale a aproximadamente entre 90% y 70% del área de la sección transversal G-G.

La figura 7H muestra la sección transversal H-H 152 de la figura 7G, y con líneas de trazos, como comparación, la sección G-G 150. La sección transversal H-H tiene aproximadamente un área comprendida entre 90% y 70% del área de la sección transversal G-G. La transición 151 se muestra suavizada. Puede verse también la parte más pequeña de la cámara, que equivale a aproximadamente el 50% del área de la sección transversal de la sección G-G.

La figura 7I es una vista de un corte transversal I-I 154 de la figura 7G, y con líneas de puntos, como comparación, la sección transversal G-G. La sección transversal I-I tiene un área que equivale a aproximadamente un 70% del área de la sección transversal G-G. La transición 153 se muestra suavizada. Puede verse también la parte más pequeña de la cámara.

La figura 7J muestra una variante del pistón de la figura 7A-C según la vista en corte H-H de la figura 7G. El pistón está ahora hecho de un material elástico que también es impermeable, de modo que no son necesarios medios de cierre hermético separados.

La figura 7K muestra una serie de secciones transversales de una cámara en las que el área disminuye con un cierto escalonamiento, en tanto que la circunferencia permanece constante, siendo tales escalonamientos definidos por dos expansiones singulares de serie de Fourier de parámetros de formación modular, una para cada función de coordenadas. En el ángulo superior izquierdo se encuentra la sección transversal que es la sección transversal inicial de dicha serie. El conjunto de parámetros usados se muestra en la parte inferior de esta figura. Esta serie muestra áreas decrecientes de la sección transversal, pero es también posible aumentar estas áreas manteniendo constante la circunferencia.

Las figuras 8A, B, C muestran una séptima realización de la bomba, que está provista con medios de pistón que están construidos como otra estructura de material compuesto, que comprende un medio compresible, tal como por ejemplo un medio gaseoso, por ejemplo, semejante a aire (también es posible un único medio no compresible, tal como por ejemplo un medio líquido como agua, o una combinación de un medio compresible y otro no compresible) dentro de una cámara cerrada que está construida, por ejemplo, como una manguera reforzada. Puede resultar posible que el forro, el refuerzo y la cubierta presentes en el lado presurizado de los medios de pistón sean diferentes de los que se encuentran en el lado no presurizado, caso en el cual la membrana envolvente puede ser confeccionada como una membrana envolvente formada previamente y que conserva esta forma durante la carrera de la bomba. Es también posible que la membrana esté formada por dos o más partes, que a su vez son formadas previamente, una para el lado presurizado de los medios de pistón, y la otra para el lado no presurizado (véase la figura 8B, parte X y partes Y+Z, respectivamente). Durante la carrera de la bomba, las dos partes se articulan una en otra (véase la figura 8B, XY y ZZ). La adaptación del borde de cierre hermético a la cámara en la sección transversal da como resultado un cambio de la sección transversal del pistón en su borde de cierre hermético, lo que a su vez se traduce en un cambio del volumen interior del pistón. Esto imparte un cambio en la presión del medio compresible y da como resultado una fuerza de cierre hermético cambiante. Además, el medio compresible funciona como una porción de soporte ya que transfiere al vástago de pistón la carga impuesta en el pistón.

La figura 8A es una vista en corte longitudinal de la cámara de presurización 90, que comprende una curva convexa continua 91, y los números de referencia 92 y 92' muestran el pistón respectivamente en el comienzo de la carrera de la bomba y a la terminación de la misma. La parte de presión elevada de la cámara 90 comprende un canal de salida 93 y un canal de entrada 94, los que llevan respectivas válvulas de retención 95 y 96 (no mostradas). Para aplicaciones de presión baja se puede eliminar la válvula de retención 95.

La figura 8B muestra un pistón 92 que está vulcanizado directamente sobre el vástago de pistón 97, comprendiendo un medio compresible 103 dentro de un forro 99, un refuerzo 100 y una cubierta 101. La parte X de la membrana envolvente 99, 100 y 101 es una pieza formada previamente, ocurriendo otro tanto con las partes Y y Z en la parte presurizada de los medios de pistón 92. Una bisagra XY se muestra entre la parte X y la parte Y de la membrana. La parte X forma un ángulo promedio \eta_{1} con el eje central 19 de la cámara presurizada 90. Las partes Y y Z están conectadas una a otra y forman entre ambas un ángulo \kappa_{1}, cuyo valor se elige de manera que las fuerzas sean dirigidas principalmente hacia el vástago de pistón. El ángulo \lambda formado entre las partes Y' y Z' es elegido de un valor como para que cuanto mayor sea la fuerza aplicada en la cámara tanto más perpendicular será esta parte respecto del eje central. La bisagra ZZ está formada entre la mitad de la parte Z. Se puede ver el borde de cierre hermético 102.

La figura 8C muestra el pistón a la terminación de una carrera. La parte X' de la membrana envolvente forma ahora un ángulo \eta_{2} con el eje central, en tanto que las partes X' y Y' forman entre ambas un ángulo \kappa_{2}, y se forma un ángulo \lambda entre Y' y Z' que aproximadamente no cambia. El ángulo formado entre las mitades de la parte Z tiene un valor de aproximadamente 0. Se muestran el borde de cierre hermético 102' y el medio comprimido 103'.

Las figuras 9A, B, C, D muestran detalles de una combinación de una cámara de presurización de dimensiones fijas y una octava realización de un pistón que puede cambiar sus dimensiones. El pistón comprende un cuerpo inflable que llena una sección transversal de la cámara. Durante su carrera el pistón cambia constantemente de dimensiones en el borde de cierre hermético y en la proximidad del mismo. El material es una estructura compuesta de un forro elásticamente deformable y unos medios de soporte, por ejemplo fibras (por ejemplo fibras de vidrio, boro, carbono o aramida), tela, filamentos o similares. De acuerdo con la arquitectura de las fibras y la carga total resultante sobre el pistón - el pistón se muestra con un poco de sobrepresión interna -, el conjunto puede tomar aproximadamente la forma de una esfera o de una curva aproximadamente elíptica (una forma semejante a un "balón de rugby") o cualquier forma intermedia, y también otras formas. Una disminución del área de la sección transversal de por ejemplo la cámara produce una disminución en el tamaño del cuerpo inflable en tal dirección, y una reducción de tres dimensiones es posible debido a la arquitectura de las fibras, que se basa en el "efecto de enrejado", en el que las fibras se mueven capa a capa con acción cizalladura independientemente entre ellas. La cubierta está hecha también de un material elásticamente deformable, adecuado para las condiciones ambientales específicas de la cámara. Si el forro y la cubierta son impermeables, es posible usar una cámara inflable separada dentro del cuerpo, ya que el cuerpo contiene un medio gaseoso y/o líquido. Los medios de soporte, por ejemplo fibras, pueden por sí mismos ofrecer resistencia si la presión reinante dentro del cuerpo es mayor que la presión exterior, dado que los mismos están sometidos entonces a tensión. Esta condición de presión es preferible para obtener un cierre hermético adecuado y una vida útil adecuada. Dado que la presión de la cámara puede cambiar de manera constante, la presión reinante dentro del cuerpo debe hacer lo mismo y ser un poco mayor, o debe ser siempre mayor en cualquier punto de la carrera de la bomba permaneciendo constante. La solución mencionada en último término puede ser usada únicamente para presiones bajas, ya que de lo contrario el pistón se atascaría en la cámara. Para presiones más elevadas en la cámara es necesaria una disposición que permita que la presión interna varíe de conformidad con las variaciones que ocurren en la presión de la cámara y que sea incluso un poco mayor. Tal resultado puede ser obtenido con varias diferentes disposiciones, como pueden ser medios reguladores de carga, que se basen en el principio de cambiar el volumen y/o la presión de un medio contenido dentro del pistón y/o cambiar la temperatura del medio interior, siendo posibles también otros principios, tal como por ejemplo la elección apropiada del material de la membrana envolvente del pistón, tal como por ejemplo un caucho de tipo específico, cuyo módulo E es el que define la posibilidad de deformación, o la elección correcta de la cantidad relativa de la parte compresible del volumen dentro del cuerpo inflable y su compresibilidad. En este caso se usa dentro del pistón un medio no compresible. Mediante un cambio en el tamaño del área de la sección transversal medida en el borde de cierre hermético, el volumen del pistón cambia, dado que el tamaño del pistón en una dirección del movimiento es constante. Este cambio hace que el medio no comprimible fluya desde o hacia un pistón accionado por una fuerza de resorte dentro del vástago de pistón hueco. Es también posible que dicho pistón accionado por una fuerza de resorte esté situado en cualquier otro lugar. La combinación de la presión causada por el cambio de volumen del pistón y el cambio de presión debido a la fuerza de resorte se traduce en una cierta fuerza de cierre hermético. Dicha fuerza de resorte actúa como un ajuste fino de la fuerza de cierre hermético. Una regulación de carga mejorada puede ser obtenida intercambiando el medio no compresible por una cierta combinación de un medio compresible y otro no compresible, caso en el cual el medio compresible actúa como un medio regulador de carga. Se obtiene una mejora adicional cuando dicho resorte es cambiado por la fuerza de accionamiento del pistón de la cámara, ya que ello facilita el movimiento de retroceso del pistón, debido a una menor fuerza de cierre hermético y un menor grado de rozamiento. En el medio contenido en el pistón se puede obtener un aumento de temperatura cuando se elige de manera específica un medio que pueda ser calentado rápidamente.

La figura 9A es una vista en corte longitudinal de la cámara de presurización de la figura 8A y el número de referencia 146 de la figura 9B muestra el pistón en el comienzo de una carrera, y en la figura 9C el número de referencia 146' lo muestra a la terminación de la carrera.

La figura 9B muestra un pistón 146 con un cuerpo inflable provisto de una pared que comprende fibras 130 que tienen un dibujo, de manera que el cuerpo inflado se convierta en una esfera. Se muestran la cubierta 131 y el forro 132. Se muestra también una cámara impermeable 133 dispuesta dentro de la esfera. La esfera está montada directamente sobre el vástago de pistón 120. Tiene un extremo bloqueado a una tapa 121, y el otro extremo por una tapa 122. El canal hueco 125 del vástago de pistón 120 tiene una abertura 123 en el lado interior a la esfera, de modo que los medios de carga contenidos en la esfera y que pueden comprender, por ejemplo, un medio no compresible 124 pueden fluir libremente hacia y desde el canal 125 del vástago de pistón 120. El otro extremo del canal 125 está cerrado por un pistón movible 126 solicitado por un resorte 127. El resorte está montado en un vástago de pistón 128. El resorte 127 efectúa la regulación fina de la presión reinante dentro de la esfera y del valor de la fuerza de cierre hermético. La superficie de cierre hermético 129 comprende aproximadamente una línea de contacto con la pared adyacente de la cámara. También se muestra esquemáticamente las fibras (en todos los dibujos de esta solicitud).

La figura 9C muestra el pistón de la figura 9B a la terminación de una carrera, momento en el que el área de la sección transversal tiene su menor valor. La esfera presenta ahora una superficie de cierre hermético 134 mucho más amplia, que es uniforme respecto de las paredes adyacentes de la cámara. El pistón 126 se muestra movido respecto a la posición mostrada en la figura 9B, dado que el medio no compresible 124' ha sido expulsado forzadamente de la esfera deformada. A fin de reducir a un mínimo la fuerza de rozamiento es posible que la cubierta presente en la superficie de cierre hermético tenga refuerzos (no mostrados) o puede tener un revestimiento de bajo rozamiento (al igual que la pared de la cámara - no mostrado). Dado que ninguna de las tapas 121 y 122 puede moverse a lo largo del vástago de pistón 120, el efecto de enrejado puede producirse únicamente sobre una parte del exceso de material de la membrana envolvente. El resto se muestra como un "escalón" 135 que reduce considerablemente la vida útil, a la vez que aumenta el rozamiento. Se muestra también el borde de cierre hermético
129'.

La figura 9D muestra un mejorado ajuste fino de la fuerza de cierre hermético obtenido cuando el interior de la esfera contiene un medio incompresible 136 y un medio compresible 137. La presión de estos medios es regulada por un pistón 138 provisto con un anillo de cierre 139 y un vástago de pistón 140 que está conectado directamente a la fuerza de accionamiento. El pistón 138 puede deslizarse dentro del cilindro 141 de la esfera. El tope 145 asegura la esfera sobre el vástago de pistón 140.

Las figuras 10A, B y C muestran un pistón mejorado en el que se puede eliminar la parte sobrante de la membrana envolvente mediante secciones transversales pequeñas de la cámara, lo que significa una vida útil mejorada y menos rozamiento. Este método está relacionado con el hecho de que una suspensión del pistón sobre el vástago de pistón puede trasladarse y/o girar sobre el vástago de pistón para pasar a una posición más alejada del lado del pistón donde se encuentra la presión más alta de la cámara. Un resorte dispuesto entre la tapa movible y un tope llevado por el vástago de pistón funciona a la manera de otro medio regulador de carga.

La figura 10A es una vista en corte longitudinal de la cámara 169 de una bomba de acuerdo con el invento, y los números de referencia 168 y 168' indican respectivamente dos posiciones del pistón.

La figura 10B muestra un pistón provisto con una membrana envolvente inflable que tiene fibras 171 en al menos dos capas, con una arquitectura de las fibras que, al ser inflada, toma aproximadamente la forma de una esfera o elipsoide. Dentro del pistón puede proveerse una capa impermeable 172, si la membrana no es estanca. El medio es una combinación de un medio compresible 173, por ejemplo aire, y un medio no compresible 174, por ejemplo agua. La membrana 171 está montada en el extremo de vástago de pistón en una tapa 175, que está asegurada al vástago de pistón 176. El otro extremo de la membrana está asegurado mediante una bisagra a una tapa movible 177, que puede deslizarse sobre el vástago de pistón 176. La tapa 177 es presionada hacia la parte presurizada de la cámara 169 por medio de un resorte 178, cuyo otro extremo es empujado contra una arandela 179 que está asegurada al vástago de pistón 176. También se muestra el borde de cierre hermético 167.

La figura 10C muestra el pistón de la figura 10B a la terminación de una carrera de la bomba. El resorte 178' está comprimido. Otro tanto ocurre con el medio no compresible 174' y el medio compresible 173'. La membrana envolvente 170' está deformada, y presenta ahora una extensa superficie de cierre hermético 167'.

Las figuras 11A, B, C muestran un pistón que, en sus dos extremos y en la dirección de movimiento de la dirección de movimiento del vástago de pistón, tiene una tapa movible que acomoda el sobrante de material. Tal disposición constituye una mejora en el caso del pistón de una bomba cuyo pistón actúa en un solo sentido, pero es específicamente posible usar ahora el pistón en una bomba de accionamiento doble, en la que cualquier carrera, incluso la carrera de retroceso, es una carrera de la bomba. El movimiento de la membrana envolvente durante el funcionamiento es limitado indirectamente debido a los topes dispuestos en el vástago de pistón. Tales topes están dispuestos de modo que la presión de un medio presente en la cámara no pueda mover el pistón y desprenderlo del vástago de pistón.

La figura 11A es una vista en corte longitudinal de la cámara que tiene un pistón mejorado que, con los números 208 y 208', se muestra respectivamente en el comienzo de una carrera y a la terminación de la misma.

La figura 11B muestra una novena realización del pistón 208. La membrana envolvente de la esfera es comparable con la de la figura 10. Tiene en su interior una capa impermeable 190 que está ahora firmemente apretada contra la tapa 191 en su parte superior y contra la tapa 192 en su parte inferior. No se han mostrado detalles de dichas tapas y se puede emplear toda clase de métodos de ensamblamiento. Las tapas 191 y 192 pueden ambas moverse sobre el vástago de pistón 195 y/o describir movimientos de rotación. Tal disposición puede ser obtenida con diversos métodos, por ejemplo empleando diferentes tipos de cojinetes, no mostrados. La tapa 191 de la parte superior puede moverse únicamente hacia arriba debido a la existencia del tope 196 dentro del pistón. A su vez, la tapa 192 de la parte inferior solo puede moverse hacia abajo debido a que el tope 197 impide el movimiento hacia arriba. El "ajuste fino" de la fuerza de cierre hermético comprende una combinación de un medio no compresible 105 y un medio compresible 206 dentro de la esfera, así como un pistón 126 accionado por una fuerza de resorte dispuesto dentro del vástago de pistón 195. El medio puede fluir libremente a través de la pared 207 del vástago de pistón por medio de las aberturas 199, 200 y 201. Unos anillos tóricos o similares 202 y 203 dispuestos respectivamente en dicha tapa de la parte superior y en dicha tapa de la parte inferior establecen el contacto de cierre hermético entre las tapas 191 y 192 y el vástago de pistón. La tapa 204, que se muestra como un conjunto atornillado en el extremo del vástago de pistón 195, asegura firmemente dicho vástago de pistón. Se pueden posicionar unos topes comparables en cualquier otro sitio del vástago de pistón, dependiendo del movimiento requerido de la membrana envolvente.

La figura 11C muestra el pistón de la figura 11B a la terminación de una carrera de la bomba. La tapa 191 de la parte superior es movida a lo largo de una distancia x desde el tope 196, en tanto que la tapa inferior 192 es empujada contra el tope 197. Se muestran el medio compresible 206' y el medio no compresible 205'.

Las figuras 12A, B, C muestran un pistón mejorado en relación con los descritos anteriormente. La mejora está relacionada con la obtención de un mejor ajuste fino de la fuerza de cierre hermético con ayuda de los medios reguladores de carga y una reducción del rozamiento por medio de una menor superficie de contacto de cierre hermético, específicamente por medio de áreas de sección transversal más pequeñas. El ajuste fino mejorado se relaciona con el hecho de que la presión existente dentro del pistón es en este caso influida directamente por la presión existente dentro de la cámara debido a un par de pistones llevados por el mismo vástago de pistón y que por lo tanto es independiente de la existencia de una fuerza de accionamiento sobre el vástago de pistón. Tal condición puede resultar específicamente ventajosa durante una detención ocurrida en la carrera de la bomba, se cambia, por ejemplo aumenta, la fuerza de accionamiento, dado que la fuerza de cierre hermético permanece constante y no hay ninguna pérdida de cierre hermético. A la terminación de la carrera de la bomba, cuando la presión de la cámara disminuye, la retracción será más fácil debido a las menores fuerzas de rozamiento. En el caso de una bomba de efecto doble, los medios reguladores de carga pueden ser influidos por ambos lados del pistón, es decir, mediante una disposición doble de estos medios reguladores de carga (no mostrado). Según la especificación, por ejemplo un aumento de la presión de la cámara, la disposición mostrada de los pistones producirá un aumento en la presión del pistón. Otras especificaciones pueden dar lugar a otras disposiciones (véanse páginas 36, 37). Esta relación puede ser diseñada de modo que el aumento pueda ser diferente únicamente en una relación lineal. La construcción consiste en un par de pistones que están conectados por medio de un vástago de pistón. Los pistones pueden tener áreas iguales, tamaños diferentes y/o un área de extensión cambiante. Debido a una específica arquitectura de las fibras y a la carga resultante total - esto se muestra con un poco de sobrepresión interna - la forma del pistón en una vista en corte longitudinal es una figura de romboide. Dos de sus esquinas funcionan en esta sección como una superficie de cierre hermético, lo que proporciona un área de contacto reducida a causa de secciones transversales menores de la cámara. El tamaño de la superficie de contacto puede ser todavía aumentado mediante la existencia de una superficie exterior provista con nervaduras de la membrana envolvente de pistón. La pared de la cámara y/o el exterior del pistón pueden llevar un revestimiento, por ejemplo de nylon, o pueden estar hechos de un material de bajo índice de rozamiento.

La figura 12A es una vista en corte longitudinal de una combinación de cámara y pistón con una décima realización de un pistón, y los números de referencia 222 y 222' indican respectivamente el comienzo y la terminación de una carrera dentro de una cámara 216.

La figura 12B muestra un pistón cuya construcción principal se ha ilustrado en las figuras 11B y 11C. La membrana envolvente comprende nervaduras extremas 210. La membrana envolvente y la capa impermeable 190 del interior tienen el extremo superior apretado entre una parte interna 211 y una parte externa 212, que están unidas mediante porciones roscadas. En el extremo inferior existe una construcción similar, incluyendo la parte interna 213 y la parte externa 214. Dentro del pistón hay un medio compresible 215 y un medio no compresible 219. La presión existente dentro del pistón es ajustada finamente con ayuda de una disposición del pistón que es directamente activada por la presión existente en la cámara 216. El pistón 148, cuyo extremo inferior está conectado a la cámara de presurización 216, está montado en un vástago de pistón 217, en tanto que en el otro lado hay montado otro pistón 149 que está conectado a un medio del pistón 222. El vástago de pistón 217 es guiado por un cojinete deslizante 218, pudiendo usarse también cojinetes de otros tipos (no mostrados). Los pistones de ambos lados del vástago de pistón 217 pueden tener diámetros diferentes, siendo incluso posible que el cilindro 221 dentro de lo cual se mueven los mismos sea reemplazado por dos cámaras, que pueden ser de un tipo de acuerdo con el invento, debido a que el pistón y/o los pistones son del tipo de acuerdo con este invento. Se muestran el borde de cierre hermético 220, el vástago de pistón 224 y la distancia d_{1} entre el pistón 148 y el orificio 223.

La figura 12C muestra el pistón de la figura 12A a la terminación de una carrera, mientras sigue habiendo presión elevada dentro de la cámara 216. Se muestra también el borde de cierre hermético 220'. Los medios reguladores de carga 148' tienen en dirección hacia la cámara una distancia diferente respecto del orificio 223. Los pistones 148' y 149' se muestran posicionados a mayor distancia d_{2} del orificio 223 que en la figura 12B.

Las figuras 13A, B, C muestran la combinación de una bomba con una cámara de presurización provista de una pared deformable elásticamente con secciones transversales de áreas diferentes, y un pistón que tiene una geometría fija. Dentro de un alojamiento como, por ejemplo, un cilindro de dimensiones geométricas fijas se dispone una cámara inflable con ayuda de un medio (un medio no compresible y/o un medio compresible). La pared inflable comprende, por ejemplo, una construcción compuesta de forro, fibras y cubierta, o también con el agregado de una membrana envolvente impermeable. El ángulo de la superficie de cierre hermético del pistón es un poco mayor que el ángulo comparativo de la pared de la cámara en relación con un eje paralelo al movimiento. Esta diferencia entre dichos ángulos y el hecho de que las deformaciones momentáneas que el pistón causa en la pared ocurren con un pequeño retardo (por ejemplo, por tener en la pared de la cámara un medio no compresible viscoso y/o el ajuste exacto de los medios reguladores de carga, que son similares a los que han sido mostrados para los pistones) proveen un borde de cierre hermético, cuya distancia al eje central de la cámara durante el movimiento entre los dos pistones y/o la cámara puede variar. Se provee así un área de la sección que cambia durante una carrera y por tal razón se logra una fuerza de accionamiento de la magnitud deseada. Sin embargo, la sección transversal del pistón en la dirección del movimiento puede ser también igual o tener un ángulo negativo con relación al ángulo de la pared de la cámara, en estos casos la "nariz" del pistón debe estar redondeada. En los casos últimamente mencionados, es más difícil proporcionar un área cambiante de la sección transversal y, por eso mismo, una fuerza de accionamiento de la magnitud deseada. La pared de la cámara puede ser equipada con todos los medios reguladores de carga ya mostrados, tal como el mostrado en la figura 12B, y, en caso necesario, con los medios reguladores de forma.

La figura 13A muestra el pistón 230 ocupando cuatro posiciones en una cámara 231. Alrededor de una pared inflable hay un alojamiento 234 que tiene tamaños geométricos fijos. Dentro de dicha pared 234 hay un medio comprimible 232 y un medio no compresible 233. En la pared puede haber una disposición de válvula de inflado (no mostrada). La forma del pistón en el lado no presurizado no es más que un ejemplo para ilustrar el principio del borde de cierre hermético.

La figura 13B muestra el pistón después del comienzo de una carrera. Entre el borde de cierre hermético 235 y el eje central 236 media la distancia z_{1}. Se muestra el ángulo \xi formado entre el borde de cierre hermético 235 del pistón y el eje central 236 de la cámara. Se muestra también el ángulo v entre la pared de la cámara y el eje central 236. El ángulo v se muestra más pequeño que el ángulo \xi. El borde de cierre hermético 235 hace que el ángulo v se haga tan grande como el ángulo \xi. No se muestran otras realizaciones del pistón.

La figura 13C muestra el pistón en el transcurso de una carrera. Entre el borde de cierre hermético 235 y el eje central 236 media la distancia z_{2}, que es menor que la distancia z_{1}.

La figura 13D muestra el pistón casi a la terminación de la carrera. Entre el borde de cierre hermético 235 y el eje central 236 media la distancia z_{3}, que es menor que la distancia z_{2}.

La figura 14 muestra una combinación formada por una pared de la cámara y el pistón que tienen formas geométricas cambiables, que se adaptan entre sí durante la carrera de la bomba, permitiendo un cierre hermético continuo. En la figura 13A se muestra ahora la cámara únicamente con un medio no compresible 237 y un pistón 222 en el comienzo de una carrera, en tanto que el pistón 222'' se muestra inmediatamente antes de la terminación de una carrera. Además, también aquí se pueden usar también todas las otras realizaciones del pistón que pueden cambiar sus dimensiones.

Si la bomba de pistón es una bomba de uso manual para inflar neumáticos, la misma puede llevar un conector integrado de acuerdo con los descritos en los documentos PCT/DK96/00055 (incluyendo la continuación parcial de la patente norteamericana del 18 de Abril de 1997), PCT/DK97/00223 y/o PCT/DK98/00507. Los conectores pueden llevar integrado un manómetro de cualquier tipo. En una bomba de pistón de acuerdo con la invención usada como p.ej. bomba de suelo o "bomba de coche" para inflar, puede estar provista de una disposición de manómetro en dicha bomba.

En los pistones inflables anteriores provistos de una membrana envolvente que lleva una arquitectura de fibras se ha mostrado el sitio en el que la presión del pistón es superior respecto a la presión de la cámara. Es sin embargo posible proveer en el pistón una presión que sea igual o menor que la de la cámara, caso en el cual las fibras estarán bajo presión en lugar de estar bajo tensión. La forma resultante puede ser diferente de las que se muestran en los dibujos. En ese caso, los medios reguladores de carga deben ser finamente ajustados de manera diferente, y las fibras deben ser sostenidas. Los medios reguladores de carga mostrados en, por ejemplo, las figuras 9D o 12B deben ser entonces construidos de modo que el movimiento del pistón de los medios proporcione una aspiración en el pistón, es decir, agrandando el vástago de pistón, a fin de que los pistones se encuentren ahora en el otro lado de las aberturas del vástago de pistón. El cambio de forma que ocurre en el pistón es entonces diferente y puede producirse un aplastamiento. Esto reduce la vida útil.

Con ayuda de estas realizaciones se pueden obtener bombas confiables, de costo reducido y que de manera óptima facilitan el accionamiento manual, por ejemplo bombas universales para inflar neumáticos de bicicleta y que deben ser accionadas por mujeres y adolescentes. La forma de las paredes de la cámara de presurización (sección longitudinal y/o transversal) y/o los medios de pistón de las bombas mostradas son ejemplos y pueden ser cambiados según la especificación de diseño de la bomba. El invento puede ser usado también con bombas de todas clases, por ejemplo bombas de pistón de etapas múltiples así como bombas de doble efecto, bombas de pistón accionadas por un motor, bombas en las cuales, por ejemplo, únicamente se mueve la cámara o el pistón, así como otros tipos en los que la cámara y el pistón se mueven ambos simultáneamente. Se puede bombear cualquier clase de medio en las bombas de pistón. Estas bombas pueden ser usadas para toda clase de aplicaciones, por ejemplo en aplicaciones neumáticas y/o hidráulicas. Además, el invento es también aplicable a bombas que no sean accionadas manualmente. La reducción de la fuerza aplicada significa una reducción sustancial del costo del equipo y una reducción sustancial de la energía consumida durante el bombeo. Las cámaras pueden ser confeccionadas, p.ej. por moldeo por inyección, a partir de tubos estirados, etc.

Las realizaciones preferidas de la combinación de una cámara y un pistón han sido descritas como ejemplos para ser usadas con bombas de pistón. Sin embargo, esto no debe limitar la cobertura del invento a dicha aplicación, ya que es principalmente la disposición de válvula de la cámara, aparte del hecho de cualquiera que sea el elemento o medio que inicia el movimiento, la que es decisiva para el tipo de aplicación, tal como bomba, accionador, amortiguador o motor. En una bomba de pistón, un medio es aspirado dentro de una cámara que seguidamente es cerrada por una disposición de válvula. El medio es comprimido por el movimiento de la cámara y/o el pistón, y una válvula permite que este medio comprimido sea descargado desde la cámara. En un accionador, un medio es presionado hacia dentro de una cámara con ayuda de una disposición de válvula, y el pistón y/o la cámara son puestos en movimiento, iniciando el movimiento de un dispositivo acoplado. En amortiguadores, la cámara puede estar completamente cerrada, conteniendo un medio compresible que puede ser comprimido por el movimiento de la cámara y/o el pistón. En el caso en que dentro de la cámara haya un medio no compresible, el pistón puede por ejemplo ser equipado con varios canales pequeños que proporcionen un rozamiento dinámico, con lo que el movimiento es retardado. Además, el invento puede ser usado también en aplicaciones de propulsión en las que un medio es usado para mover un pistón y/o una cámara, que a su vez puede girar alrededor de un eje, tal como por ejemplo en un motor. Los principios de acuerdo con el invento pueden ser utilizados en todas las aplicaciones mencionadas anteriormente. Los principios del invento pueden ser usados también en otras aplicaciones neumáticas y/o hidráulicas que no sean las de las antedichas bombas de pistón.

Claims

1. Una combinación de pistón y cámara que comprende una cámara alargada (21, 162) limitada por una pared interna de la misma y que comprende medios de pistón (36, 36', 163) dispuestos en dicha cámara y destinados a ser movidos selladamente con relación a la misma al menos entre unas primera y segunda posiciones longitudinales de dicha cámara, caracterizada porque

dicha cámara tiene secciones transversales de sección transversal de áreas diferentes en las posiciones longitudinales primera y segunda de dicha cámara y áreas de sección transversal que difieren en forma al menos sustancialmente continua en posiciones longitudinales intermedias entre dichas primera y segunda posiciones longitudinales, siendo el área de la sección transversal de la primera posición longitudinal mayor que el área de la sección transversal de la segunda posición longitudinal, y dichos medios de pistón están diseñados para adaptarse ellos mismos y para adaptar unos medios de cierre hermético a dichas áreas diferentes de las secciones transversales de dicha cámara durante los desplazamientos relativos de dichos medios de pistón desde dicha primera posición longitudinal hasta dicha segunda posición longitudinal de la cámara pasando por dichas posiciones longitudinales intermedias, donde los medios de pistón (36, 36') comprenden:

\bullet: un material elásticamente deformable (25, 25') diseñado para adaptarse a la sección transversales de la cámara (21) a medida que se desplaza desde la primera posición longitudinal a la segunda de dicha cámara (21), y

\bullet: un resorte plano en espiral (31) que tiene un eje central (19) al menos sustancialmente a lo largo del eje longitudinal (19) y que está posicionado contiguo al material deformable elásticamente (25, 25') a fin de sostener al material elásticamente deformable (25, 25') en la dirección longitudinal.

2. Una combinación de acuerdo con la reivindicación 1, donde los medios de pistón (36, 36') comprenden, además, un conjunto de medios de sostén planos (28) posicionados entre el material deformable elásticamente (25, 25') y el resorte (31) y que son rotatorios a lo largo de una interfaz entre el resorte (31) y el material deformable elásticamente (25, 25').

3. Una combinación de acuerdo con la reivindicación 2, donde los medios de sostén (28) están adaptados para rotar de una primera posición a una segunda posición, donde, en la primera posición, un límite externo de los mismos puede estar comprendido dentro del área de la primera sección transversal y donde, en la segunda posición, un límite externo de los mismos puede estar comprendido dentro del área de la segunda sección transversal.

4. Una combinación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde las secciones transversales de las distintas áreas de sección transversal tienen formas diferentes, siendo el cambio en la forma de la sección transversal de la cámara (162) al menos sustancialmente continuo entre las posiciones longitudinales primera y segunda de la cámara (162), y donde los medios de pistón (163) están, además, diseñados para adaptarse ellos mismos y para adaptar los medios de cierre hermético a las formas diferentes de las secciones transversales.

5. Una combinación de acuerdo con la reivindicación 4, donde la forma de la sección transversal de la cámara (162) en la primera posición longitudinal de la misma es por lo menos sustancialmente circular y donde la forma de la sección transversal de la cámara (162) en la segunda posición longitudinal de la misma es sustancialmente alargada, como p.ej. ovalada, teniendo una primera dimensión de al menos 2, tal como al menos 3, preferentemente al menos 4, veces la medida de una dimensión que forma un ángulo con la primera dimensión.

6. Una combinación de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, donde la forma de la sección transversal de la cámara (162) en la primera posición longitudinal de la misma es al menos sustancialmente circular y donde la forma de la sección transversal de la cámara (162) en la segunda posición longitudinal de la misma comprende dos o más partes al menos sustancialmente alargadas, tal como en forma de lóbulos.

7. Una combinación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, donde una primera longitud circunferencial de la forma de la sección transversal del cilindro (162) en la primera posición longitudinal del mismo alcanza entre 80 y 120%, como p.ej. entre 85 y 115%, preferentemente entre 90 y 110%, como p.ej. entre 95 y 105%, preferentemente entre 98 y 102%, de una segunda longitud circunferencial de la forma de la sección transversal de la cámara (162) en la segunda posición longitudinal de la misma.

8. Una combinación de acuerdo con la reivindicación 7, donde la primera y segunda longitud circunferencial son al menos sustancialmente idénticas.

9. El uso de un dispositivo que comprende una combinación de unos medios de pistón y una cámara y pistón en una bomba de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. El uso de un dispositivo que comprende una combinación de unos medios de pistón y una cámara en un amortiguador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

11. El uso de un dispositivo que comprende una combinación de un pistón y una cámara en un accionador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

12. El uso de un dispositivo que comprende una combinación de un pistón y una cámara en un motor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

13. Una bomba que contiene un dispositivo que comprende una combinación de un pistón y una cámara de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

14. Un amortiguador que contiene un dispositivo que comprende una combinación de un pistón y una cámara de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

15. Un accionador que contiene un dispositivo que comprende una combinación de un pistón y una cámara de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

16. Un motor que contiene un dispositivo que comprende una combinación de un pistón y una cámara de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

17. Una bomba para bombear un fluido, comprendiendo la bomba:

\bullet: una combinación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes,

\bullet: medios para acoplarse con los medios de pistón desde una posición exterior a la cámara,

\bullet: una entrada de fluido conectada a la cámara y comprendiendo unos medios de válvula,

\bullet: una salida de fluido conectada a la cámara

18. Una bomba de acuerdo con la reivindicación 17, donde los medios de acoplamiento tienen una posición externa en la que los medios de pistón están en la primera posición longitudinal de la cámara, y una posición interna en la que los medios del pistón están en la segunda posición longitudinal de la cámara.

19. Una bomba de acuerdo con la reivindicación 17, donde los medios de acoplamiento tienen una posición externa en la que los medios de pistón están en la segunda posición longitudinal de la cámara, y una posición interna en la que los medios de pistón están en la primera posición longitudinal de la cámara.

20. Un amortiguador que comprende

\bullet: una combinación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16,

\bullet: medios para acoplarse con los medios de pistón desde una posición externa a la cámara, donde los medios de acoplamiento tienen una posición externa en la que los medios de pistón están en la primera posición longitudinal de la cámara, y una posición interna en la que los medios de pistón están en la segunda posición longitudinal.

21. Un amortiguador de acuerdo con la reivindicación 20, que comprende, además, una entrada de fluido conectada a la cámara y dotada de unos medios de válvula.

22. Un amortiguador de acuerdo con la reivindicación 20 ó 21 que comprende, además, una salida de fluido conectada a la cámara y dotada de unos medios de válvula.

23. Un amortiguador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, donde la cámara y los medios de pistón forman una cavidad cerrada de manera al menos sustancialmente hermética que comprende un fluido, siendo comprimido el fluido cuando los medios de pistón se mueven de la primera a la segunda posición longitudinal de la cámara.

24. Un amortiguador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22 que comprende, además, medios para solicitar el pistón hacia la primera posición longitudinal de la cámara.

25. Un accionador que comprende:

\bullet: medios para acoplarse con los medios de pistón desde una posición externa a la cámara,

\bullet: medios para introducir fluido dentro de la cámara a fin de desplazar los medios de pistón entre la primera y la segunda posición longitudinal de la cámara.

26. Un accionador de acuerdo con la reivindicación 25, que comprende, además, una entrada de fluido conectada a la cámara y dotada de unos medios de válvula.

27. Un accionador de acuerdo con la reivindicación 25 ó 26, que comprende, además, una salida de fluido conectada a la cámara y dotada de unos medios de válvula.

28. Un accionador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, que comprende, además medios para solicitar los medios de pistón hacia la primera o la segunda posición longitudinal de la cámara.

29. Un accionador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 25 a 28, donde los medios de introducción comprenden medios para introducir fluido presurizado dentro de la cámara.

30. Un accionador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 25 a 28, donde los medios de introducción están adaptados para introducir un fluido combustible, tal como gasolina o diésel, dentro de la cámara, y donde el accionador comprende, además, medios para efectuar la combustión del fluido combustible.

31. Un accionador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 25 a 28, que comprende, además, una manivela adaptada para transformar la traslación de los medios de pistón en un giro de la manivela.