ES2348035T3 - Orificio para una camara de ventilador. - Google Patents

Abstract

Orificio (52) para una cámara (50) de ventilador que define un volumen formado por al menos una pared vertical (56) generalmente continua que conecta una pared de base horizontal con una pared de salida horizontal (54; 84) opuesta, y que tiene dentro del volumen un ventilador (58) giratorio en un plano generalmente paralelo a un plano de al menos una de las paredes horizontales, comprendiendo el orificio (52): un lado interior (62) situado entre un centro (60) de la pared de salida y un borde exterior (66) de la pared de salida; un lado exterior (64) situado entre dicho lado interior (62) y dicho borde exterior (66) de la pared de salida, estando situado dicho lado interior (62) entre dicho lado exterior (64) y dicho centro (60); y dos lados opuestos (68, 70) que conectan extremos respectivos de dicho lado exterior (64) y dicho lado interior (62), caracterizado porque dicho lado interior (62) forma al menos una línea recta o una línea convexa con respecto a dicho centro (60) de la pared de salida.

Description

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un orificio para una cámara de ventilador y, de forma más específica, a herramientas de aplicación de elementos de fijación 5 accionadas por combustión que utilizan una cámara de ventilador que tiene un orificio a través del cual los gases presurizados son expulsados desde un volumen de la cámara hacia un volumen exterior a una presión inferior.

Los dispositivos de combustión de gas son 10 conocidos en la técnica. Una aplicación práctica de esta tecnología se encuentra en las herramientas de aplicación de elementos de fijación accionadas por combustión. Un tipo de tales herramientas, conocido también como las herramientas de marca IMPULSE® para su uso en la 15 aplicación de elementos de fijación en piezas de trabajo, se describe en la patente de Estados Unidos número Re. 32.452 y en las patentes de Estados Unidos números 4.522.162, 4.483.473, 4.483.474, 4.403.722, 5.197.646 y 5.263.439. 20

ITW-Paslode, de Vernon Hills, Illinois, comercializa herramientas similares de aplicación de clavos y grapas accionadas por combustión, con la marca IMPULSE®, así como ITW-S.P.I.T., de Bourg-les-Valence, Francia, con la marca PULSA®. 25

En la Fig. 1 se muestra una herramienta conocida de aplicación de elementos de fijación accionada por combustión. La herramienta 10 incluye un cuerpo envolvente 12 de herramienta generalmente en forma de pistola que encierra un pequeño motor de combustión 30 interna 14. El motor se alimenta mediante un bote de gas combustible presurizado (no mostrado), denominado también pila de combustible. Una unidad de distribución de alimentación electrónica accionada por batería (no mostrada) produce una chispa para el encendido, y un ventilador 16 situado en una cámara de combustión 18 permite obtener una combustión eficaz dentro de la cámara 5 18, facilitando al mismo tiempo procesos auxiliares con respecto a la función de combustión del dispositivo.

Tales procesos auxiliares incluyen: introducir el combustible en la cámara 18; mezclar el combustible y el aire dentro de la cámara 18; y eliminar o evacuar los 10 subproductos de la combustión. Además de estos procesos auxiliares, el ventilador también sirve para enfriar la herramienta y aumentar el rendimiento energético de la combustión. El motor 14 incluye un pistón 20 alternante con una hoja 22 de accionamiento rígida dispuesta dentro 15 de un único cuerpo de cilindro 24.

Un manguito 26 de válvula es alternante axialmente alrededor del cuerpo de cilindro 24 y, a través de un enlace (no mostrado), se mueve para cerrar la cámara de combustión 14 cuando un elemento de contacto 20 de trabajo 28 situado en el extremo del enlace es presionado contra una pieza de trabajo 30. Esta acción de presión también activa una válvula de dosificación de combustible (no mostrada) para introducir un volumen determinado de combustible en la cámara de combustión 18 25 cerrada.

Al apretar un interruptor de gatillo 32, que provoca que una chispa encienda una carga de gas en la cámara de combustión 18 del motor 14, el pistón 20 y la hoja de accionamiento 22 salen disparados hacia abajo 30 para impactar contra un elemento de fijación que ha sido colocado (no mostrado) y aplicar el elemento de fijación en la pieza de trabajo 30. A continuación, el pistón 20 vuelve a su posición original o “preparada”, mediante diferenciales de presión de gas dentro del cuerpo de cilindro 24. Los elementos de fijación son suministrados a modo de cargador a una punta 34, en la que los 5 elementos de fijación se mantienen orientados en una posición adecuada para recibir el impacto de la hoja de accionamiento 22.

Al encender la mezcla combustible de gas de combustible/aire, la combustión en la cámara 18 10 transfiere el gas encendido a través del orificio 36 de la cámara 18, lo que provoca la aceleración del conjunto pistón/hoja de accionamiento 20/22 y la penetración del elemento de fijación en la pieza de trabajo 30, si el elemento de fijación está presente en la punta 34. La 15 presión de combustión en la cámara 18 es una consideración importante, ya que la presión afecta a la cantidad de fuerza con la que el pistón 20 aplicará el elemento de fijación. Otras consideraciones importantes son la cantidad de tiempo necesario para accionar el 20 pistón mediante el gas encendido que pasa a través del orificio 36 y para completar los procesos auxiliares entre los ciclos de combustión del motor.

Durante la combustión, una cantidad significativa de gas debe ser transferida de la cámara de combustión 18 25 al cuerpo de cilindro 24 en poco tiempo. El ventilador 16 acelera este proceso mediante su giro. La eficacia del ventilador 16 se ve afectada significativamente por la manera en que la cámara 18 y el cuerpo de cilindro 24 están diseñados y conectados. El ventilador 16 también 30 tiene otras funciones. El ventilador 16 mezcla el aire y el combustible, purga los gases de escape, refrigera la herramienta 10 y también aumenta el rendimiento energético de la combustión.

Haciendo referencia a las Figs. 2 a 4, se muestran los efectos del giro del ventilador 16 en la cámara 18. Cuando el ventilador 16 gira, se genera un 5 arremolinamiento en la cámara 18 en la dirección A. La velocidad del arremolinamiento es igual a cero en el centro de giro y es máxima más cerca de una pared exterior 38 de la cámara 18. Normalmente, la cámara 18 tiene forma de cilindro para maximizar la eficacia del 10 arremolinamiento en una dirección circular. Generalmente, puede considerarse que el cambio en la distribución de velocidad del arremolinamiento, desde el centro de giro hasta la pared exterior 38, aumenta linealmente y en función del radio de sección transversal circular de la 15 pared cilíndrica 38 de la cámara 18, tal como puede observarse más claramente en la Fig. 2.

El flujo arremolinado es transferido fuera de la cámara 18 a través del orificio 36, situado en una placa superior 40 en forma de disco unida a la pared exterior 20 38. La placa 40 tiene al menos un orificio. Para transferir rápidamente una cantidad significativa de gas a través del orificio 36, el orificio es lo más grande posible, y está situado alejado del centro de la placa 40, hacia la pared exterior 38, donde la velocidad del 25 arremolinamiento es máxima. La zona central de la placa 40 es habitualmente sólida y puede servir como ubicación adecuada para el montaje de una combinación 42 de válvula y limitador, tal como puede observarse más claramente en la Fig. 3, mostrada en relieve. 30

La forma del orificio 36 y de la válvula/limitador 42 determina la distribución de flujo de sección transversal resultante del gas a través del orificio 36. Se ha descubierto que, cuando el orificio 36 es circular, el flujo de sección transversal resultante es elíptico e inconsistente a lo largo y a través del orificio 36, tal como puede observarse más claramente en 5 la Fig. 4. Esta inconsistencia puede hacer que el flujo de gas a través del orificio 36 sea inestable, pudiendo apagar de este modo la llama de un gas encendido que pasa a través del orificio. Aunque este apagado no resulta deseable, puede seguir siendo posible transferir 10 suficiente presión del gas encendido en la cámara 18 para acelerar la hoja de accionamiento 22, incluso si el gas que entra en contacto con el pistón 20 ya no está encendido. Sin embargo, es posible conseguir una combustión con mayor energía evitando el apagado de la 15 llama.

Existen ciertos inconvenientes en el uso de un orificio circular en cámaras de combustión de este tipo. Un orificio circular no permite utilizar la distribución de velocidad natural del flujo generado por el ventilador 20 16. Tal como se ha descrito anteriormente, se considera que la distribución de velocidad del flujo aumenta linealmente en alejamiento del centro de giro. No obstante, por definición, una mitad de la superficie de un orificio circular siempre disminuye en alejamiento del 25 centro de giro. De acuerdo con ello, la superficie lineal del orificio circular 36 más alejada del centro de giro se aproxima a cero donde la distribución de velocidad del flujo es máxima. Por lo tanto, el orificio circular 36 no permite el paso a través del mismo del flujo de gas que 30 tiene la máxima energía, lo cual constituye también un resultado no deseable.

Para extraer más energía de la combustión, se utilizan sistemas con cámaras de combustión múltiples en configuraciones de herramienta similares. Uno de estos sistemas preferidos se describe en una solicitud de patente de Estados Unidos, también pendiente, de 5 titularidad común (número de expediente del apoderado 13696). Cuando se usa más de una cámara solamente con un ventilador, la eficacia del ventilador se ve afectada de forma similar por la manera en que las cámaras múltiples están diseñadas y conectadas. 10

En una configuración de cámaras múltiples de este tipo, el máximo rendimiento del flujo de gas a través del orificio se alcanza creando una trayectoria restrictiva para el gas que pasa de una cámara a la otra. La trayectoria restrictiva se obtiene mediante una 15 combinación de válvulas, limitadores, orificios y tapas. Habitualmente, el orificio que conecta las dos cámaras incluye una válvula reed, que permanece cerrada normalmente para evitar el flujo de retorno de la presión de la segunda cámara a la primera cámara. Un 20 limitador restringe físicamente la medida en que el gas en movimiento puede abrir la válvula.

No obstante, en una herramienta de este tipo que tiene un orificio circular, el hecho de utilizar una trayectoria más restrictiva para extraer una mayor 25 potencia de combustión puede afectar a su vez negativamente a la capacidad de la herramienta para transferir el gas de forma adecuada de una cámara a la siguiente durante la fase inicial de la combustión. De forma adicional, al usar tapas, válvulas y limitadores 30 de válvula para conectar las cámaras de una cámara de combustión de volúmenes múltiples a un ventilador, las condiciones de funcionamiento del sistema que permiten un rendimiento estable pasan a ser significativamente más limitadas. Esta mayor probabilidad de inestabilidad 5 aumenta también la probabilidad de que la llama del gas encendido que pasa de una cámara a la siguiente a través de la trayectoria restrictiva se apague.

El apagado de la llama en una configuración de cámaras múltiples puede constituir un problema 10 significativo. La acumulación de presión del gas encendido en una cámara puede ser absorbida en gran medida por el gas en la siguiente cámara cuando el gas que circula desde la primera cámara no es capaz de encender el gas en la siguiente cámara. En otras 15 palabras, la presión del gas que alcanza un pistón después de que la llama se ha apagado será inferior a la presión del flujo de aire que entra en la cámara que entra en contacto con el pistón. La pérdida de presión para accionar un pistón provocada por el apagado de la 20 llama pasa a ser incluso más pronunciada a medida que aumenta el número de cámaras.

También es posible que la inestabilidad del flujo a través de la trayectoria respectiva disminuya el periodo de vida útil de una válvula usada en la 25 trayectoria. Además, la complejidad de la configuración, así como el número de componentes necesarios, aumentan de forma no deseable a medida que la trayectoria del flujo de aire entre las cámaras es más restrictiva y compleja. De acuerdo con ello, es deseable una 30 configuración mejorada que supere los problemas mencionados anteriormente.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención resuelve los problemas mencionados anteriormente mediante el presente orificio 5 para una cámara de ventilador. La cámara de ventilador presenta una estructura de cámara sólida, que contiene preferiblemente un gas combustible. Un ventilador en la cámara arremolina el gas en la cámara y crea una turbulencia que permite que el gas se mueva más 10 rápidamente a lo largo y a través del orificio.

De forma más específica, la presente invención se refiere a un orificio para una cámara de ventilador según la reivindicación 1.

Debe observarse que este tipo de orificio se 15 distingue de lo descrito en US 5 752 643 por el hecho de que el lado interior forma al menos una línea recta o una línea convexa con respecto al centro de la pared de salida.

Gracias a ello, el orificio está configurado 20 para sacar ventaja del flujo natural generado por el ventilador giratorio y, de este modo, para poder propulsar un gas fuera del volumen de forma más eficaz.

En otra realización, el orificio de la presente invención puede ser utilizado eficazmente como un 25 orificio de comunicación entre dos volúmenes de un dispositivo accionado por combustión de gas con cámaras múltiples. El dispositivo incluye al menos dos cámaras y un ventilador giratorio que arremolina un gas combustible dentro del dispositivo. Una primera cámara 30 de las dos cámaras define un primer volumen, y una segunda cámara define un segundo volumen. El orificio de comunicación entre los dos volúmenes está configurado y dispuesto para permitir el paso de un chorro de gas encendido del primer volumen al segundo volumen. El 5 orificio de comunicación también tiene una forma que se corresponde con una distribución de velocidad del gas combustible arremolinado y con el chorro de gas encendido, visto a través del orificio de comunicación.

El orificio de la presente invención concuerda 10 de forma más precisa con la distribución de velocidad natural del gas y los materiales que el ventilador giratorio hace circular a través del orificio. Al concordar de forma más precisa con esta distribución de velocidad, la presente invención permite transmitir más 15 gas y material a través del orificio en menos tiempo, permitiendo de este modo una combustión con mayor energía al ser usada en un dispositivo de combustión.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Fig. 1 es una vista esquemática de una 20 herramienta convencional que utiliza una cámara de ventilador;

la Fig. 2 muestra la distribución de velocidad de un arremolinamiento de gas en una cámara de ventilador convencional; 25

la Fig. 3 es una vista oblicua de una placa para una cámara de ventilador que utiliza un orificio convencional;

la Fig. 4 es una vista oblicua ampliada de un orificio convencional, que muestra el flujo de sección transversal a través del orificio;

la Fig. 5 es una vista superior de una realización de la presente invención; 5

la Fig. 6 es una vista en sección vertical esquemática de la realización de la presente invención mostrada en la Fig. 5, tomada según la línea 6-6 y en la dirección generalmente indicada;

la Fig. 7 es una vista superior de otra 10 realización de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Haciendo referencia en este caso a las Figs. 5 y 6, una cámara de ventilador se indica generalmente como 50 e incluye un orificio 52 situado en una placa 54. La 15 placa 54 forma una pared de salida generalmente horizontal de la cámara 50 y está adaptada a la forma de una pared de cámara vertical 56 generalmente continua para cerrar de forma estanca la pared 56 en un extremo. La pared vertical (56) conecta la placa 54 a una pared 20 de base generalmente horizontal. Preferiblemente, la placa 54 y la pared 56 son cuerpos de metal rígido, pero también pueden estar conformados en otros materiales duros, rígidos y resistentes a la combustión conocidos en la técnica. Preferiblemente, la placa 54 y la pared 25 56 forman un disco plano y un cilindro, respectivamente, pero un experto en la técnica entenderá que es posible usar muchas formas diferentes que permitan el suministro bajo presión de un gas arremolinado dentro de la cámara a un volumen externo a través de un orificio, sin apartarse de la presente invención.

Un ventilador 58 en la cámara gira en un plano generalmente paralelo a la placa 54 y crea un arremolinamiento de gas en la dirección B. Un 5 combustible se suministra a la cámara 50, preferiblemente en una zona de baja presión de la cámara 50, corriente arriba con respecto al ventilador 58. Aunque un combustible adecuado es gas MAPP, del tipo usado en herramientas de aplicación de elementos de 10 fijación accionadas por combustión, el combustible puede ser cualquiera de varios combustibles conocidos utilizados en la técnica. El combustible se mezcla con el aire en la cámara 50 para crear un gas combustible. El ventilador giratorio 58 mezcla rápida y uniformemente 15 el combustible con el aire en la cámara 50.

Preferiblemente, una fuente de encendido (no mostrada) en relación funcional con la cámara 50 está situada corriente arriba con respecto al ventilador 58 y genera una chispa que enciende la mezcla combustible de 20 combustible/aire en la cámara 50, de modo que se crea un frente de llama que se desplaza desde la fuente de encendido corriente abajo con respecto al ventilador hacia la placa 54, que está situada preferiblemente corriente abajo con respecto al ventilador. La presión de 25 la combustión hace que una llama sea propulsada fuera de la cámara 50 a través del orificio 52 como un chorro de llama de alta energía. Cuanto mayor es la cantidad de gas encendido que puede desplazarse a través del orificio 52 en un tiempo determinado, mayor es la energía del chorro 30 de llama producido. Se ha descubierto que la forma del orificio 52 puede afectar significativamente a la cantidad de gas que puede ser transferida a través del orificio en un tiempo determinado.

Después de la combustión, es deseable evacuar/purgar rápidamente los subproductos de la 5 combustión de la cámara 50. El ventilador giratorio 58 también facilita una evacuación más rápida de la cámara 50. También se ha descubierto que la forma del orificio 52 también afecta a la cantidad de gas no combustible que es posible evacuar o, de otro modo, expulsar de la cámara 10 50 a través del orificio 52. A este respecto, la presente invención tiene aplicaciones útiles más allá de su solo uso como orificio para los gases combustibles encendidos.

Haciendo referencia en este caso a la Fig. 5, tal como se ha descrito anteriormente, se ha descubierto que 15 resulta más útil que la forma del orificio 52 pueda sacar ventaja de la distribución de velocidad natural del arremolinamiento generado por el ventilador 58. Una forma preferida es la que permite obtener una superficie de sección transversal relativamente constante con respecto 20 a la distribución de velocidad del flujo arremolinado. Esta forma preferida del orificio 52 se basa en una forma generalmente rectangular o cuadrada. Debido a que está previsto que circule más material más cerca de la pared de cámara vertical 56 exterior que hacia el centro de 25 giro 60, una superficie de sección transversal en mayor conformidad con la distribución de velocidad del flujo de gas permite obtener un paso mayor y más estable del material a través del orificio con la acumulación de presión en la cámara 50. 30

Según la presente realización, el orificio 52 es una abertura en la placa 54 formada por un lado interior 62 y un lado exterior 64 opuesto. El lado interior 62 está más cerca del centro de giro 60 y el lado exterior 64 está más cerca de la pared vertical 56. En una realización más preferida, el lado exterior 64 está situado en la dimensión más interior 66 de la pared 5 vertical 56 exterior, tal como puede observarse más claramente en la Fig. 6, para capturar la máxima cantidad de material que circula a la mayor distribución de velocidad. Los lados interior y exterior 62, 64 pueden formar líneas generalmente rectas, aunque más 10 preferiblemente son curvados para formar un arco que concuerda con la dirección del arremolinamiento. A este respecto, la curva del arco debería ser convexa con respecto al centro de giro 60. En esta realización, el lado interior 62 tiene aproximadamente la misma longitud 15 que el lado exterior 64.

Los lados secantes 68, 70 opuestos unen los extremos respectivos de los lados interior y exterior 62, 64. Preferiblemente, los lados secantes 68, 70 forman líneas generalmente rectas a lo largo de secantes que se 20 cruzan de la placa circular 54. En esta realización, los lados secantes 68, 70 son generalmente paralelos entre sí y a un diámetro D de la placa circular 54, y están separados en lados opuestos del diámetro D a distancias aproximadamente iguales. 25

Tal como puede observarse más claramente en la Fig. 5, el lado de la placa 54 orientado hacia la cámara 50 puede verse situado a lo largo de un plano de dos dimensiones que tiene un eje x y un eje y. En este ejemplo, el diámetro D de la placa circular 54 define el 30 eje y, y la distribución de velocidad del arremolinamiento se muestra moviéndose tangencialmente a la dirección B de giro del arremolinamiento (en la dirección x, con respecto al diámetro D, tal como se muestra en la Fig. 5). Por lo tanto, se considera que el valor de la distribución de velocidad aumenta linealmente desde cero a medida que aumenta la distancia a lo largo 5 del eje y en alejamiento del centro de giro 60, y en función de un radio R de la placa 54. De acuerdo con ello, el orificio 52 en su totalidad debería estar situado entre el centro 60 y la pared vertical 56 exterior. En otras palabras, ninguna parte del orificio 10 52 debería cruzarse o solaparse con el centro 60.

Esta realización preferida de la presente invención permite obtener varias ventajas con respecto a los orificios circulares conocidos en la técnica. Debido a que la superficie de sección transversal del orificio 15 52 concuerda de forma más precisa con el flujo natural creado por el ventilador 58, el flujo a través del orificio es más constante, con menos turbulencias, permitiendo obtener de este modo un intervalo más amplio de estabilidad del flujo a través del orificio 52, que da 20 como resultado una probabilidad significativamente inferior de que la llama se apague. Por lo tanto, se transfiere más rápidamente una mayor cantidad de gas a través del orificio 52, lo que también aumenta a su vez el máximo rendimiento energético de la combustión. Estas 25 ventajas de la presente invención se obtienen si el orificio 52 se utiliza en un sistema de cámara única para combustión, tal como se muestra en la Fig. 1, o en un sistema de volúmenes múltiples. También es posible obtener estas ventajas cuando el orificio de la presente 30 invención se usa en combinación con orificios de entrada (no mostrados) y/o orificios de recirculación (no mostrados) situados a lo largo de la pared vertical 56 continua.

Haciendo referencia en este caso a la Fig. 6, tal como se ha descrito anteriormente, los sistemas de volúmenes de combustión múltiples, y algunos sistemas de 5 cámara única, pueden utilizar válvulas, limitadores de válvula y tapas en combinación con un orificio a través del cual es propulsado un gas encendido. Según una realización preferida de la presente invención, se utiliza una válvula 72 y un limitador 74 de válvula sobre 10 el orificio 52. Tal como es conocido en la técnica, la válvula 72, preferiblemente una válvula reed, permanece cerrada normalmente para evitar el flujo de retorno de la presión del volumen exterior a la cámara 56. Aunque es preferida una válvula reed, se entenderá que, según esta 15 realización de la presente invención, es posible utilizar otras válvulas conocidas en la técnica sin apartarse de la invención. El limitador 74 puede estar conformado en cualquier material sólido resistente a la combustión conocido en la técnica. 20

Tal como se ha descrito anteriormente, la distribución de velocidad del flujo a través del orificio 52 en la dirección x aumenta a medida que aumenta la distancia al centro 60 en la dirección y.

Se ha descubierto que el arremolinamiento del 25 ventilador 58 hace que la distribución de material a través del orificio 52 en la dirección z aumente a medida que aumenta la distancia al centro 60. Teniendo en cuenta esta relación, es preferida una válvula reed como válvula 72, ya que la misma puede colocarse para abrirse cada vez 30 más mediante un efecto de articulación o inclinación, hacia el lado exterior 64 del orificio 52, tal como puede observarse más claramente en la Fig. 6.

Por lo tanto, la válvula 72 y el limitador 74 deberían estar situados preferiblemente de modo que una superficie de sección transversal resultante del eje y-z 5 también pueda adaptarse a la distribución de velocidad natural del gas a través del orificio generada por el ventilador. De acuerdo con ello, la válvula 72 y el limitador 74 de válvula deberían ser preferiblemente planos y estar situados a lo largo de una línea radial 10 (no mostrada) que aumenta en la dirección z desde el centro 60 hasta la pared exterior 56. Preferiblemente, un pivotamiento/articulación 76 de la válvula 72 está situado en una zona de la placa 54 cercana al centro 60, y pivota hacia abajo, de modo que un intersticio entre 15 una parte inclinada del limitador 74 (o válvula 72 abierta) y el orificio 52 es más grande en la pared exterior 56 y es más pequeño cerca del centro 60. Por lo tanto, más preferiblemente, una superficie interior 78 del limitador 74 orientada hacia el orificio 52 debería 20 adaptarse a la forma de una rampa generalmente plana.

Esta configuración preferida de válvula/limitador se adapta mejor a la distribución de velocidad de sección transversal del flujo de gas arremolinado a través del orificio 52, desde una posición de “válvula cerrada”, 25 cuando la válvula 72 cierra de forma estanca el orificio 52, hasta una posición de “válvula totalmente abierta”, cuando la válvula 72 está totalmente en contacto con el limitador 74. Cada posición intermedia de la válvula 72 entre estas dos posiciones también permite el aumento del 30 flujo de aire en la dirección z junto a la pared exterior 56. Otra ventaja de situar el orificio 52 alejado del centro 60 es que una zona de la placa 54 que rodea el centro 60 puede permanecer sólida y, por lo tanto, alojar el montaje del limitador 74 y la articulación/pivotamiento 76 de la válvula 72. Preferiblemente, la válvula 72 y el limitador 74 están 5 unidos a la placa 54 mediante tornillos, pero también pueden estar unidos mediante otros medios de montaje conocidos en la técnica.

Esta configuración simplificada de válvula y limitador también permite que el limitador 74 proteja el 10 orificio 52 del entorno que lo rodea, eliminando de este modo de forma deseable la necesidad de una tapa adicional que, tal como se ha descrito anteriormente, se usa para crear una trayectoria restrictiva para que el flujo aumente el rendimiento energético de la combustión. En 15 esta configuración preferida, la válvula 72 y el limitador 74 permiten obtener una trayectoria suficientemente restrictiva, que se consigue normalmente en combinación con el uso de una tapa adicional, pero siguen permitiendo obtener una transferencia mejorada del 20 gas de la cámara de ventilador a un volumen exterior. De acuerdo con ello, la presente invención permite evitar buena parte de los compromisos entre las trayectorias restrictivas de alta energía y una transferencia adecuada del gas y la llama que se producen en las configuraciones 25 de orificio y válvula existentes.

Esta configuración preferida también aumenta ventajosamente a tres dimensiones las ventajas de la distribución de velocidad conseguidas con la configuración de distribución en dos dimensiones mostrada 30 en la Fig. 5. De forma adicional, aunque la presente configuración de válvula se describe respecto a su uso con un orificio de una cámara de combustión, un experto en la materia entenderá que la configuración de orificio y válvula de la presente invención también puede usarse en combinación con una cámara diferente en un sistema de volúmenes múltiples, estando situado uno de los mismos 5 corriente abajo con respecto a una cámara que contiene un ventilador giratorio, o incluso en un sistema que no requiere la combustión del gas transferido a través de un orificio.

Haciendo referencia en este caso a la Fig. 7, una 10 cámara de ventilador se indica generalmente como 80 e incluye muchas de las características de la cámara 50, habiéndose asignado a dichas características las mismas indicaciones numéricas a efectos de conveniencia. La cámara 80 presenta un orificio 82 según otra realización 15 preferida.

El orificio 82 es similar al orificio 52, excepto por la configuración de los lados secantes 68 y 70. En esta realización preferida, los lados secantes 68 y 70 ya no son paralelos entre sí o al diámetro D, sino que, en 20 este caso, están situados a lo largo de radios R de la placa 84. Al situar los lados secantes 68, 70 a lo largo de los radios R de la placa 84, los lados secantes 68, 70 estarán separados de forma equidistante en cada lado del diámetro D. Esta realización presenta la abertura más 25 amplia del orificio 82 más cerca de la pared de cámara vertical 56 o, preferiblemente, en la misma, siendo la abertura progresivamente más estrecha al acercarse al centro de giro 60. Esta configuración del orificio 82 se asemeja a un trozo en cuña de pastel y, también 30 ventajosamente, permite que el orificio 82 se adapte de forma más precisa al flujo natural de gas a través del orificio provocado por el arremolinamiento causado por el ventilador 58.

Se ha descubierto que esta realización es especialmente ventajosa cuando no se usa ninguna válvula o limitador de válvula en la trayectoria restrictiva, o 5 cuando se usa una válvula que se abre a una distancia constante a través de la abertura del orificio 82 (en paralelo al orificio 82 y la placa 84, en la dirección z). Es posible aproximarse totalmente a la distribución de velocidad del flujo de aire a través del orificio 82 10 mediante la forma del orificio solamente en el plano x-y. Los expertos en la materia entenderán que también es posible aproximarse a la distribución de velocidad del flujo de aire en tres dimensiones a través y a lo largo del orificio 82 mediante diferentes combinaciones de 15 configuraciones de orificio y válvula, aunque sin apartarse de la presente invención.

Aunque en la presente realización es preferido que ambos lados secantes 68, 70 estén conformados a lo largo de radios R, se entenderá que uno o dos de los 20 lados opuestos también pueden estar conformados en paralelo al diámetro D, o incluso en paralelo al otro lado opuesto conformado a lo largo del radio R. No obstante, la configuración preferida es que el lado secante 68 esté tan separado del lado secante 70 donde se 25 une al lado exterior 64 como donde se une al lado interior 62. Incluso más preferiblemente, el lado secante 68 está más lejos del lado secante 70 en el lado exterior 64 que en el lado interior 62.

De acuerdo con ello, los orificios de las 30 realizaciones descritas anteriormente albergan mejor el arremolinamiento natural generado por el giro del ventilador en una cámara de ventilador y, por lo tanto, permiten un mayor flujo de gas a través de un orificio en un periodo de tiempo más corto, lo que permite de este modo aumentar el máximo rendimiento energético de la cámara. Esta configuración mejorada permite obtener un 5 intervalo más amplio de estabilidad del flujo a través del orificio, que da como resultado un riesgo significativamente inferior de que la llama se apague de forma prematura cuando el gas es combustible y está encendido. La presente invención también permite obtener 10 una válvula y un diseño de trayectoria restrictiva que cubre el orificio más sencillos, lo que, tal como se ha descrito anteriormente, requeriría menos piezas.

Los expertos en la materia también entenderán que los orificios que es posible usar para dispositivos de 15 combustión, tal como en la presente invención, también pueden ser utilizados de forma eficaz en otros dispositivos que utilizan un ventilador para transferir rápidamente un gas de un volumen a otro, dispositivos que utilizan un pistón o dispositivos que pueden ser 20 accionados por aparatos de combustión en general.

Claims (21)

1. REIVINDICACIONES

   1. Orificio (52) para una cámara (50) de ventilador que define un volumen formado por al menos una pared vertical (56) generalmente continua que conecta una pared de base horizontal con una pared de salida horizontal (54; 84) 5 opuesta, y que tiene dentro del volumen un ventilador (58) giratorio en un plano generalmente paralelo a un plano de al menos una de las paredes horizontales, comprendiendo el orificio (52):

   un lado interior (62) situado entre un centro 10 (60) de la pared de salida y un borde exterior (66) de la pared de salida;

   un lado exterior (64) situado entre dicho lado interior (62) y dicho borde exterior (66) de la pared de salida, estando situado dicho lado interior (62) entre 15 dicho lado exterior (64) y dicho centro (60); y

   dos lados opuestos (68, 70) que conectan extremos respectivos de dicho lado exterior (64) y dicho lado interior (62),

   caracterizado porque dicho lado interior (62) 20 forma al menos una línea recta o una línea convexa con respecto a dicho centro (60) de la pared de salida.
2. 2. Orificio según la reivindicación 1, en el que la pared de salida horizontal es una placa (54) que tiene una forma generalmente circular. 25
3. 3. Orificio según la reivindicación 2, en el que dichos lados opuestos (68, 70) están formados a lo largo de radios de dicha forma generalmente circular (84).
4. 4. Orificio según una de las reivindicaciones 1 y 2, en el que dichos lados opuestos (68, 70) son paralelos a un 30 diámetro de dicho círculo.
5. 5. Orificio según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dichos lados interior y exterior (62, 64) tienen forma de arcos de un círculo.
6. 6. Orificio según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho lado interior es paralelo a dicho lado 5 exterior.
7. 7. Orificio según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el orificio forma generalmente un rectángulo.
8. 8. Orificio según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dichos lados opuestos (68, 70) no son paralelos 10 entre sí, con una abertura progresivamente más estrecha al acercarse a dicho centro (60), para corresponderse con una distribución de velocidad relativa de un gas que el ventilador giratorio arremolina a través del orificio.
9. 9. Cámara de ventilador, que comprende: 15

   una pared de base generalmente horizontal;

   una pared de salida generalmente horizontal (54; 84);

   una pared vertical continua (56) que conecta dicha pared de base a dicha pared de salida (54; 84); y 20

   un ventilador (58) dentro de la cámara (50), y que es giratorio dentro de un plano generalmente paralelo al menos a dicha pared de base o de salida; y

   un orificio (52) situado en dicha pared de salida horizontal (54; 84), según una de las reivindicaciones 1 25 a 8.
10. 10. Cámara de ventilador según la reivindicación 9, en la que

    dicho lado exterior (64) tiene una longitud igual o superior a una longitud de dicho lado interior (62). 30
11. 11. Cámara de ventilador según una de las reivindicaciones 9 y 10, que comprende además una válvula (72), estando dispuesta dicha válvula para cubrir dicho orificio (52) fuera de la cámara (50) y permaneciendo cerrada normalmente, pero abriéndose cuando la presión dentro de la cámara (50) es superior a la presión fuera de la cámara. 5
12. 12. Cámara de ventilador según la reivindicación 11, que comprende además un limitador (74) de válvula dispuesto fuera de la cámara (50) para cubrir dicha válvula (72) y dicho orificio (52).
13. 13. Cámara de ventilador según la reivindicación 12, en 10 la que un extremo de dicho limitador (74) de válvula está montado en dicha zona central de dicha pared de salida horizontal (54), y otro extremo de dicho limitador (74) de válvula se abre en alejamiento de dicha pared de salida (54) más cerca de dicha pared vertical (56). 15
14. 14. Cámara de ventilador según la reivindicación 13, en la que una forma de dicho limitador (74) de válvula forma una rampa que se abre cada vez más a medida que aumenta la distancia al centro (60), de modo que se corresponde mejor con la distribución de velocidad de sección 20 transversal de un gas que dicho ventilador giratorio (58) hace salir de la cámara a través de dicho orificio (52).
15. 15. Cámara de ventilador según una de las reivindicaciones 9 a 14, que comprende además al menos una abertura de entrada o una abertura de recirculación 25 situada a lo largo de dicha pared vertical (56).
16. 16. Dispositivo accionado por combustión de gas con cámaras múltiples, que comprende:

    un ventilador giratorio (58) que arremolina un gas combustible dentro del dispositivo; 30

    una primera cámara (50) que define un primer volumen;

    una segunda cámara que define un segundo volumen; y

    un orificio de comunicación (52) entre dicho primer volumen y dicho segundo volumen, estando configurado y dispuesto dicho orificio de comunicación 5 (52) según una de las reivindicaciones 1 a 8.
17. 17. Dispositivo según la reivindicación 16, que comprende además medios de encendido situados en dicha primera cámara para encender un gas combustible, y dicho ventilador giratorio (58) está situado en dicha primera 10 cámara (50) corriente abajo con respecto a dichos medios de encendido.
18. 18. Dispositivo según una de las reivindicaciones 16 y 17, que comprende además al menos una abertura de entrada situada entre dichos medios de encendido y un plano de 15 giro del ventilador en una pared (56) de dicha primera cámara (50) perpendicular a dicho plano de giro del ventilador, o una abertura de recirculación situada en dicha pared perpendicular (56) entre dicho plano de giro del ventilador y dicho orificio de comunicación (52). 20
19. 19. Dispositivo según una de las reivindicaciones 16 a 18, que comprende además:

    una abertura en dicha segunda cámara;

    una cámara de pistón (24) en comunicación con dicha segunda cámara a través de dicha abertura en dicha 25 segunda cámara; y

    un pistón (20) dispuesto en dicha cámara de pistón, y configurado y dispuesto para permitir que una presión de combustión en dicho segundo volumen accione dicho pistón en una dirección en alejamiento de dicha 30 segunda cámara.
20. 20. Dispositivo según una de las reivindicaciones 16 a 19, que comprende además una válvula reed (72) y un limitador (74) de válvula dispuestos sobre dicho orificio (52) corriente abajo con respecto a dicho chorro de gas encendido, permaneciendo dicha válvula (72) cerrada 5 normalmente, pero abriéndose cuando la presión en dicho segundo volumen es inferior a la presión en dicho primer volumen.
21. 21. Método para transferir un gas de una primera cámara (50) a una segunda cámara en comunicación con la primera 10 cámara (50), que comprende las etapas de:

    arremolinar el gas en la primera cámara (50); y

    comunicar un volumen en movimiento de dicho gas arremolinado de la primera cámara (50) con la segunda cámara, a través de un orificio de comunicación (52) 15 según una de las reivindicaciones 1 a 8, que conecta la primera y segunda cámaras, de forma proporcional a una distribución de velocidad progresiva de dicho volumen en movimiento en la primera cámara.