ES2348329T3 - Motor o bomba de energía hidráulica. - Google Patents

Motor o bomba de energía hidráulica. Download PDF

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ES2348329T3 ES06727028T ES06727028T ES2348329T3 ES 2348329 T3 ES2348329 T3 ES 2348329T3 ES 06727028 T ES06727028 T ES 06727028T ES 06727028 T ES06727028 T ES 06727028T ES 2348329 T3 ES2348329 T3 ES 2348329T3
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Abstract

Un motor o bomba de energía hidráulica de baja presión de hasta 20 bares, para el suministro de agua y fluidos basados en el agua, que comprende: (i) una cubierta (k) no rotativa; (ii) un bloque de cilindros rotativos (c) alojados dentro de la cubierta (k); (iii) una pluralidad de agujeros provistos dentro del bloque de cilindros (c); (iv) al menos tres pistones (d) de movimiento recíproco, estando cada uno dentro de los agujeros del bloque de cilindros (c), proporcionando cada uno en un extremo una corona (d1), y en el otro extremo una copa (d2) de asiento esférico; (v) una bola (f), rotativa en cada copa de asiento esférico (d2); (vi) una junta hermética (d3) entre cada pistón (d) y su agujero asociado; (vii) orificios (L1, L2) incorporados en el bloque de cilindros (c) para permitir el paso de un fluido a mayor presión hacia los agujeros u el fluido de menor presión desde los mismos; (viii) un bloque (n) del colector no rotativo que incorpora una pluralidad de orificios (s), en donde cada uno está dispuesto radialmente en intervalos iguales en una cara extrema del bloque colector (n) adyacente a los pistones (d), con los orificios (s) enlazados a galerías conectadas a un circuito de suministro de fluido a mayor presión, y un circuito de retorno del fluido de menor presión; (ix) un eje (a) de salida/entrada conectado al bloque de cilindros (c), y; (x) una conmutación rotativa, una placa de frontal multi-orificio interpuesta entre el bloque de cilindros y el bloque del colector, montada en el eje, y adaptada para su acoplamiento en un frontal extremo adyacente del bloque colector o bloque de cilindros bajo una presión por medio de un muelle, caracterizada porque: (a) tiene una pista de lóbulo ondulatorio (e), que tiene dos a seis lóbulos, y que está fijada a la tapa (k) y que define múltiples crestas y valles; (b) cada bola (f) está adaptada para acoplarse con la pista de levas (e); (c) el bloque de cilindros (c) aloja de siete a diez pistones; y (d) la configuración angular de los orificios (s) (L1, L2) es tal que el fluido de alta presión se suministra a la corona (d1) de cada pistón (d) solo mientras que el pistón (d) está moviéndose desde una cresta a un valle de la pista de levas (e), con un conmutador al circuito del fluido de menor presión cono una rotación continua del bloque de cilindros (c) hace que se desplace un pistón desde un valle a una cresta.

Description

Campo de la invención
Esta invención está relacionada con un motor o bomba de energía hidráulica con un concepto de diseño común, que tiene por objeto el suministro de baja presión (<20 bares) de un medio que incluye el agua y fluidos basados en el agua. Antecedentes de la invención
La industria de la alimentación utiliza ampliamente pequeños motores eléctricos con unas cajas de engranajes de velocidades de reducción rellenadas con grasa, para el accionamiento de transportadores, etc. Puesto que la higiene y la ausencia de contaminación son de alta importancia, la parada programada de la maquinaria para su lavado es un procedimiento estándar. Además de la parada de la producción, los motores eléctricos., etc., tienen que ser cubiertos, y retirando las cubiertas en el arranque. Alguna veces, los operarios omiten retirar las cubiertas lo cual da lugar a un sobrecalentamiento, y la posible contaminación del producto alimenticio que se esté procesando/manipulando.
En el documento DE3120334A1 se describe un motor o bomba de energía hidráulica para el suministro de agua a baja presión o bien de fluidos basados en el agua, de acuerdo con la parte de precaracterización de la reivindicación 1. Objeto de la invención
Un objeto básico de la invención es proporcionar un motor de accionamiento no eléctrico de alto par de giro de baja velocidad para la industria alimenticia que evita la necesidad y los inconvenientes de los motores eléctricos de la técnica anterior y de las cajas de engranajes de las velocidades. Sumario de la invención
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un motor o bomba de energía hidráulica, de baja presión, de hasta 20 bares, de suministro de agua y de fluidos basados en el agua, que comprende:
(i)
una cubierta (k) no rotativa;
(ii)
un bloque de cilindros rotativos (c) alojados dentro de la
cubierta (k);
(iii) una pluralidad de agujeros provistos dentro del bloque de cilindros (c);
(iv)
al menos tres pistones (d) de movimiento recíproco, estando cada uno dentro de los agujeros del bloque de cilindros (c), proporcionando cada uno en un extremo una corona (d1), y en el otro extremo una copa (d2) de asiento esférico;
(v)
una bola (f), rotativa en cada copa de asiento esférico (d2);
(vi)
una junta hermética (d3) entre cada pistón (d) y su agujero asociado;
(vii) orificios (L1, L2) incorporados en el bloque de cilindros (c) para permitir el paso de un fluido a mayor presión hacia los agujeros u el fluido de menor presión desde los mismos;
(viii) un bloque (n) del colector no rotativo que incorpora una pluralidad de orificios (s), en donde cada uno está dispuesto radialmente en intervalos iguales en una cara extrema del bloque colector (n) adyacente a los pistones (d), con los orificios (s) enlazados a galerías conectadas a un circuito de suministro de fluido a mayor presión, y un circuito de retorno del fluido de menor presión;
(ix)
un eje (a) de salida/entrada conectado al bloque de cilindros (c), y;
(x)
una conmutación rotativa, una placa de frontal multi-orificio interpuesta entre el bloque de cilindros y el bloque del colector, montada en el eje, y adaptada para su acoplamiento en un frontal extremo adyacente del bloque colector o bloque de cilindros bajo una presión por medio de un muelle, caracterizada porque:
(a)
tiene una pista de lóbulo ondulatorio (e), que tiene dos a seis lóbulos, y que está fijada a la tapa (k) y que define múltiples crestas y valles;
(b)
cada bola (f) está adaptada para acoplarse con la pista de levas €;
(c)
el bloque de cilindros (c) aloja de siete a diez pistones; y
(d)
la configuración angular de los orificios (s) (L1, L2) es tal que el fluido de alta presión se suministra a la corona (d1) de cada pistón (d) solo mientras que el pistón (d) está moviéndose desde una cresta a un valle de la pista de levas (e), con un conmutador al circuito del fluido de menor presión cono una rotación continua del bloque de cilindros
(c) hace que se desplace un pistón desde un valle a una cresta.
Así pues, en el modo de motor, la presión del fluido más alta aplicada a los pistones que se mueven desde la cresta a los valles produce un par motor y por tanto la rotación del bloque de cilindros, placa de las válvulas y el eje de salida. A la inversa, en el modo de bomba, el par motor aplicado al eje de salida provoca la rotación del bloque de cilindros, el movimiento recíproco de los pistones y una salida de presión del fluido más alta que la entrada.
Claramente, el uso de múltiples pistones en conjunción con la pista de levas de múltiples lóbulos producirá un múltiplo correspondiente de las carreras operativas por revolución en cualquier modo de motor o bomba.
Puesto que el motor o bomba de acuerdo con la invención está diseñado para operar con unas presiones hidráulicas comparativamente bajas, podrán utilizarse en la fabricación plásticos de bajo costo, con pesos ligeros y resistentes a la corrosión.
El motor y la bomba tienen por objeto el poder funcionar en ambientes volátiles e higiénicos que son típicos de la industria de alimentos.
Utilizado como motor de energía hidráulica, éste podrá ser operado por agua sin ningún aditivo especial, a presiones relativamente bajas alrededor de 10 barios para obtener una potencia rotativa dada de salida. Puesto que se utilizan principios de desplazamiento positivos en el diseño del motor, podrán utilizarse otros fluidos (ambos gaseosos o líquidos). Características preferidas u opcionales de la invención
El motor o bomba tienen una configuración interna simétrica, para proporcionar un rendimiento idéntico de motor o bomba en cualquier direccion de la rotación.
El bloque de cilindros aloja siete, ocho, nueve o diez cilindros.
La placa frontal tiene al menos un de sus caras de sellado capaz de pivotar alrededor de su eje, para compensar la desalineación angular entre las caras.
La placa frontal tiene elementos de juntas de sellado de autoajuste automático para el desgaste.
La placa frontal tiene unos orificios circulares dispuestos radialmente sobre una cara, que están conectados a los orificios en forma de riñones en la cara opuesta.
La eficiencia de la bomba o motor se realza por la minimización de las fuerzas radiales desequilibradas que actúan sobre el bloque de cilindros, por la selección de la relación apropiada del numero de lóbulos de levas con respecto al numero de pistones que forman el conjunto.
Las interfases deslizantes internas están refrigeradas por un flujo controlado del medio fluido a través de los mecanismos internos del motor/bomba.
La pista de levas se produce a partir de un polímero que es capaz de mantener, absorber y recuperar la fuerza sobre las bolas generada por los pistones asociados.
La pista de levas tiene cuatro lóbulos para la baja velocidad.
La pista de levas tiene dos lóbulos para la alta velocidad.
El perfil de la pista de levas está diseñado para una velocidad constante a través de los 360 grados de rotación.
La pista de levas está diseñada para un par motor constante.
La pista de levas es una pista de levas continuamente sinusoidal.
El bloque colector incorpora ocho orificios.
Se incorpora un conducto de drenaje en el eje de salida para conducir el agua fuera del rodamiento del eje para el caso de un fallo en la junta del eje.
La conexión fluida se realiza por medio de ajustes a presión que automáticamente genera el agarre a las tuberías de plástico o metal de suministro y retorno al medio fluido.
La geometría de los componentes del motor/bomba es tal que la corona de cada pistón está aislada del circuito de fluido de alta presión junto antes de que el pistón alcance el fondo de un valle y que conecte con el circuito de presión de fluido inferior junto antes de que el pistón comience a ascender desde el fondo del valle.
Se proporciona una interfaz de rodamiento entre cada bola y la copa de asentamiento esférica.
La interfaz es un polímero.
Pueden soportarse una pluralidad de anillos tóricos (en forma de “O”) por el bloque colector para formar un acoplo de sellado con una porción de la periferia interna de la cubierta, para mantener la separación de los circuitos de alta presión y de baja presión.
El bloque colector es axialmente desplazable y está acoplado a presión con el acoplo de su cara extrema con la cara frontal mediante un resorte helicoidal de compresión.
La caja del colector está restringida contra el movimiento axial, y la placa frontal está acoplada a presión con un resorte desde el bloque de cilindros o bien desde el bloque del colector.
Se encuentra incorporada una válvula sin retorno en los circuitos de fluido de alta presión y baja presión. Cada una de las dos válvulas de “regulación” están dispuestas para drenar fluido de la zona interna del conjunto a la tubería de escape de baja presión.
Asociados con los orificios del bloque colector se encuentran las hendiduras en forma de “riñones” formadas en la cara del bloque colector, separadas angularmente alrededor de la cara y separadas por zonas.
Cada galería se conecta con una ranura formada en la periferia exterior del bloque colector.
Las galerías/ranuras están dispuestas de forma que cuatro de los orificios con intervalos de 90 grados están enlazados con una de las ranuras, y en donde el otro conjunto de cuatro orificios están enlazados a intervalos de 90 grados con el otro canal.
Cada uno de los orificios está enlazado alternativamente a un canal y después al otro canal. Esta configuración permite que el motor opere en ambas direcciones de rotación simplemente mediante la conmutación de la presión suministrada y las líneas de retorno, o bien invirtiendo el flujo del fluido, por ejemplo, agua a través del motor.
La cubierta retiene el bloque colector y crea un conjunto cerrado de canales formados en el bloque colector.
Las juntas están localizadas en cualquier lado de los canales, para asegurar que el fluido dentro de los canales quede retenido.
Dos orificios radiales formados en la cubierta enlazan las ranuras anulares en el bloque colector con el “suministro” de fluido y las tuberías de “retorno”.
En el eje de salida está montada una junta de “fuelles” que comprende un resorte de compresión helicoidal, para presionar un anillo rotatorio encerrado en un tapafugas de goma, en contacto con un anillo estacionario montado en una posición, para prevenir que el fluido desde el interior del motor pueda entrar en contacto con el rodamiento.
El sistema de galerías en el eje de salida se forma tal que pueda drenar el fluido que pase por la junta de “fuelles” de la cara rotatoria.
La carcasa del rodamiento retiene un rodamiento de contacto angular de doble fila, que soporta el eje de salida.
El conjunto del bloque/eje del rodamiento forma un cartucho en el cual las fuerzas desarrolladas por los pistones se contienen por el eje (en tensión) y siendo transferidas al rodamiento.
La tapa es un polímero resistente a la abrasión y al impacto.
La interfaz entre el colector y la placa frontal forma una junta rotativa que está formada por la presión del fluido induciendo contactos íntimos de los dos componentes. La relación entre las fuerzas de la presión en el anillo del colector presiona el colector en contacto con la placa frontal. Las fuerzas de la presión en las hendiduras de los “riñones” presionan los dos componentes separados. La relación entre estas fuerzas está a un nivel que produce una junta real en niveles de fricción minimizados. Debido a que la junta está afectada por la presión del suministro, las relaciones de las fuerzas de equilibrado se mantienen en forma independiente a la variación de las presiones del suministro.
Las bolas son de un material resistente a la corrosión que proporciona unas excelentes características de rodamiento, es decir, cristal, acero inoxidable, cerámicas, silicatos, etc. Breve descripción de los dibujos.
La invención se describirá ahora con más detalle, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:
la figura 1 es una vista axial seccional a través de la bomba/motor;
la figura 2 es una vista del bloque de cilindros, y un conjunto del eje formado como un cartucho;
la figura 3 es una vista del bloque colector no giratorio y una vista en sección axial de la cubierta no rotatoria;
la figura 4 muestra la forma circular del motor/bomba expresada en dos dimensiones, y que muestra tres etapas del ciclo operativo del motor;
la figura 5 demuestra el control de la fuerza de movimiento desarrollada por una configuración de levas de cuatro lóbulos de nueve pistones, y que muestra las posiciones operativas secuenciales para un bloque de cilindros de nueve pistones en funcionamiento en una leva de cuatro lóbulos en una secuencia de incrementos angulares de 5 grados;
las figuras 6 y 7 muestran una segunda realización; y
las figuras 8 y 9 muestran una tercera realización.
Los numerales de referencia igual se utilizan para los componentes iguales en todas las figuras.
Tal como puede verse en las figuras 1 a 3, un eje (a) está soportado rígidamente por un rodamiento (b), que es capaz de mantener una carga radial y lateral. El bloque de cilindros (c) está fijado al eje, y es capaz de girar alrededor del eje. El bloque de cilindros (c) contiene una pluralidad de orificios igualmente espaciados sobre un diámetro de un circulo de paso común (P.C.D.) concéntrico con el eje. Cada orificio aloja un pistón de movimiento recíproco (d) y cada pistón está provisto en un extremo con una corona (d1) y el otro extremo con una copa se asiento esférico (d2), con una junta (d3) entre cada pistón y el bloque de cilindros. Los pistones (d) son capaces de accionar sobre una pista de levas cilíndricas (e) por medio de bolas (f) que están retenidas en las juntas esféricas de los pistones (d). La pista de levas (e) está acoplada a las bolas (f) y en cuya pista las bolas (f) son capaces de girar. El P.C.D de la pista de levas es concéntrica con el eje e idéntico al
P.C.D. de los pistones. La pista de levas (e) está fijada a una placa (g) que retiene también el rodamiento (b). La junta radial (h) está fijada al eje (a). La placa frontal
(i) está fijada al bloque de cilindros (c) el cual a su vez está fijado al eje (a) y que es capaz de girar. La placa frontal (i) incorpora orificios (j) que conectan con las cámaras asociadas con la corona del pistón y el agujero del cilindro.
Una tapa (k) no rotatoria incorpora orificios (L1) y (L2). Los orificios están enlazados a unas ranuras anulares (m1) y (m2) formados entre la tapa (k) y un bloque del colector (n). El bloque del colector (n) es libre de deslizarse axialmente en la tapa (k) pero está localizado radialmente dentro de la tapa, y los conductos anulares M1 y M2 del bloque del colector (n) están sellados por anillos tóricos (anillos en “O”) (o1) (o2) y (o3). El anillo de compresión (p) está localizado en un orificio en el bloque del colector (n) y se acopla a la cara interna de una pared extrema de la tapa. Los conductos (q) y (r) enlazan los anillos (m1) y (m2) a los orificios de forma de riñón en una cara del bloque colector (n). Las válvulas sin retorno (t1) y (t2) permiten al fluido pasar desde el interior del bloque colector (n) a los anillos.
El eje (a) incorpora galerías (u) las cuales conectan con una cámara formada entre la junta (h) y el rodamiento (u) para drenar fluido que pueda pasar por la junta (h).
El conjunto de la tapa ilustrado en la figura 3 está montado sobre la placa (g), que incorpora una junta de sellado, haciendo que esté a prueba de fugas el motor/bomba. La cara del bloque colector (n) está inducida por un resorte (p) para acoplarse con la placa frontal (i) para formar una junta entre las dos superficies.
Las secuencias operativas (como un motor) se muestran en la figura 4. Los diagramas 4a, 4b y 4c muestran la secuencia de conmutación de un motor con 9 pistones y una leva de cuatro lóbulos en tres posiciones. Los principios operativos son similares a otras combinaciones de números de los pistones y de los lóbulos de las levas. Explicación de los signos de la figura 4:
n.
bloque colector
c.
bloque de cilindros
d.
pistón
f.
bola de pistón
e.
leva
m1
conducto anular
m2
conducto anular
y.
interfaz deslizante
x.
sentido de rotación
Los diagramas muestran el bloque de cilindros (c) que se mueven en la direccion de la flecha (x). El bloque colector (n) y la leva (e) permanecen estacionarios. El fluido bajo presión rellena los conductos anulares (m1) y el escape de fluido a baja presión es expulsado por medio del conducto anular (m2). Se forma una interfaz (y) entre (c) y (n) para mantener una junta hermética efectiva del fluido. Figura 4a -Posición 1:
El pistón 1 está en el punto muerto superior de su carrera. El flujo de entrada y salida del cilindro está suspendido puesto que el orificio en la placa frontal coincide con una zona entre las hendiduras en forma de riñón en el bloque colector.
Los pistones 2, 4, 6 y 8 se encuentran en las carreras motrices en donde cada uno de los pistones están enlazados a una hendidura de forma de riñón conectada al suministro de presión.
Los pistones 3, 5, 7 y 9 se encuentran en la carrera de retorno y sus orificios de la placa frontal asociada están enlazados a las hendiduras de forma de riñón conectadas al conducto de escape. Figura 4b -Posición 2
El pistón 1 está ahora conectado con una hendidura en forma de riñón de presión de suministro y se encuentra en su carrera motriz. Los pistones 4, 6 y 8 están también conectados a las hendiduras en forma de riñón de presión y se encuentran en la carrera motriz.
El pistón 2, el cual se encuentra ahora en su carrera de retorno, comparte la misma hendidura en forma de riñón del pistón 3, el cual está también en su carrera de retorno. Los pistones 5, 7 y 9 están también en sus carreras de retorno. Figura 4c -Posición 3
Los pistones 1, 3, 4, 6 y 8 continúan en sus carreras motrices. El pistón 3 comparte ahora la misma hendidura del orificio en forma de riñón que el pistón 4 y está al comienzo del inicio de la carrera motriz.
Los pistones 2, 5, 7 y 9 continúan en sus carreras de retorno.
Si el conducto anular m2 transporta presión del fluido y el conducto anular (m1) transporta fluido de escape, el bloque de cilindros (c) se moverá en la dirección opuesta a la indicada por (x). Debido al esquema mecánico del conjunto que es simétrico, el rendimiento del motor/bomba es idéntico en cualquier sentido de la rotación.
Figura 5. Explicación de los signos.
5a. centro de rotación del eje
5b. centroide de fuerzas
5c. línea central del círculo de paso
5d. orificio de forma de riñón de presión
5e. orificio de forma de riñón de escape
5f. orificio del bloque de cilindros.
Las secuencias de la conmutación de motor/bomba se muestran en los diagramas 5.1 5.16 durante la rotación en incrementos de dos grados. Los diagramas muestran las fuerzas de pistón reactivas acumulativas que actúan sobre el bloque de cilindros paralelos al eje con respecto a (5a) que es el centro de la rotación del eje. El centroide de fuerzas (5b) indica el foco de las fuerzas. Las fuerzas se generan por la presión de los fluidos suministrados a través de los orificios (5d) en forma de riñón de presión a los pistones en el periodo apropiado en la secuencia de conmutación en el periodo apropiado en la secuencia de conmutación por medio de los orificios (5f) del bloque de cilindros. El fluido de escape de baja presión es expulsado de los pistones por medio de los orificios (5f) del bloque de cilindros (5e), en el periodo de conmutación apropiado, en que los orificios (5d) en forma de riñón y (5e) están en una línea central de paso común con los orificios (5f) del bloque de cilindros.
La distancia radial de (5b) a (5a) representa la magnitud de la fuerza de giro que actúa sobre el bloque de cilindros, y se consigue una operación eficiente del motor cuando (5b) está dentro de (5c). Ciertas combinaciones de las relaciones del número de pistones y de los lóbulos de las levas consiguen lo mencionado, entre las cuales están: Relaciones del número de pistones con respecto a los lóbulos de las levas:
9:4
9:2
8:6
7:4
10:4
Funcionamiento del motor
De acuerdo con la direccion deseada de la rotación del eje, cualquiera de los orificios de la cubierta (L1) o (L2) están conectados a un suministro de fluido a presión. El orificio restante L2 o L1 está conectado a la línea de retorno del flujo. Para este ejemplo, se supondrá que el orificio (L2) está conectado al suministro de presión y que (L1) está conectado a la línea de retorno.
En esta configuración, el fluido presurizado entra en el anillo (m2) y los conductos (q) dando lugar a un incremento en la presión a través de la totalidad del sistema de conductos. Un incremento en la presión en el anillo (m2) provocará que el colector (n) se comporte como un pistón y se desplace hacia delante en contacto con la placa frontal (i). La fuerza de presión en (m2) suplementará la fuerza generada por el resorte (p) para crear una junta en la interfaz entre el colector y la placa frontal (i).
La función del resorte (p) es proporcionar un contacto inicial entre las caras y minimizar el descenso de la presión a través de las fugas entre las caras del colector y la placa frontal durante la secuencia de arranque del motor.
Una vez que las caras del colector y la placa frontal estén en contacto, el fluido será capaz de fluir a través del conducto (q) para rellenar las hendiduras de forma de riñón asociadas formadas en la cara frontal del colector.
El flujo desde las hendiduras en forma de riñón fluye a través de los orificios
(j) y hacia el interior de las cámaras de “presión” de los pistones apropiados formados por la corona del pistón y el orificio de cierre. La fuerza lineal desarrollada por los pistones se convierte en fuerza rotatoria por la bola del pistón que actúa sobre los lóbulos de las levas.
En la carrera de retorno del pistón, el fluido de escape sigue un recorrido similar a través del sistema pero fluye desde las cámaras del pistón a través de orificios (j) y por medio de las hendiduras de forma de riñón asociadas con los conductos (r) en los periodos apropiados en la conmutación de motores. El fluido de escape entra en el anillo (m1) y sale por el orificio de la tapa (L1).
Si la direccion del flujo del fluido se invierte, el motor opera en la direccion opuesta.
El motor está diseñado para operar en un estado de “inundación”, en donde los niveles predefinidos de fugas de la junta frontal rellenarán los espacios intermedios dentro de la cubierta y la placa de soporte.
Cuando la presión de agua en la tapa alcance un nivel predeterminado, la presión será liberada por medio de una de las válvulas de control (11) ó (12) la cual estará conectada en el momento al anillo de baja presión.
El conducto de agua a través del sistema conducirá el calor disipándolo de las interfases de rodamiento internas.
En la realización de las figuras 6 y 7, el bloque del colector estará restringido contra el movimiento axial y radial dentro del alojamiento de la cubierta. La figura 6 muestra la presión del resorte de la placa frontal del bloque de cilindros, y la figura 7 muestra la presión del resorte de la placa frontal del bloque del colector. En ambas figuras 6 y 7 una pluralidad de extrusiones circulares está dispuesta radialmente sobre la cara del bloque del colector, e incorporan unos orificios enlazados al suministro del fluido y a los circuitos de escape.
La placa del colector incorpora unos conductos del cilindro dispuestos radialmente que están acoplados con las extrusiones en el bloque colector para formar una pluralidad de configuraciones de los pistones/cilindros.
Una pluralidad de juntas radiales se encuentran asociadas con el acoplamiento de las extrusiones circulares y los conductos de la placa del colector, para formar una zona a prueba de presión en los conductos de la placa del colector.
La placa del colector está restringida contra el movimiento angular rotacional por el conducto de acoplo de la placa del colector con extrusiones de los pistones.
La placa del colector es capaz de pivotar alrededor de su línea central en un plano perpendicular a la línea central dentro de los inconvenientes de la configuración de sellado entre los conductos de los cilindros de la placa del colector con las extrusiones de los pistones del colector.
La placa del colector es capaz de moverse axialmente a lo largo de varios ejes de las configuraciones múltiples de pistón/cilindro dentro de los problemas de la configuración para el sellado entre el acoplo de los conductos de los cilindros de la placa del colector con las extrusiones del pistón del colector.
La pluralidad de las zonas ajustadas a presión están formadas en los conductos del cilindro de la placa del colector mediante juntas radiales, en conjunción con las extrusiones de la cara del colector.
Tal como se muestra en las figuras 6 y 7 las extrusiones cilíndricas (6a) están formadas sobre la cara del bloque de cilindros. Los orificios formados en la cara circular de las extrusiones están enlazados con la leva (e).
Las extrusiones cilíndricas (6a) incorporan unas juntas radiales (6b) que se acoplan con los conductos (6d) formados en una cara adyacente de la placa de la cara (6c). Las extrusiones cilíndricas (6a) forman unas clavijas que se acoplan a los conductos (6d).
La cara opuesta de la placa frontal (6c) está presionada en contacto con la cara adyacente del bloque colector (n) mostrado en la figura 3, por los resortes de compresión (6f). La fuerza del resorte es suficiente para facilitar el acoplo inicial de las caras, la cual está suplementada en forma suficiente por las fuerzas de presión del fluido. Operación de la bomba/motor de las figuras 6 y 7
En la condición estática del motor, una cara de la placa frontal (6c) está presionada en contacto con la cara adyacente del bloque del colector (n) por la fuerza del resorte (6f).
De acuerdo con la direccion deseada de la rotación del eje, cualquiera de los orificios de la cubierta (L1) o (L2) estará conectado al suministro de presión. El orificio restante está conectado a la línea de retorno del flujo. Para este ejemplo, se supondrá que el orificio (L2) está conectado al suministro de presión y que (L1) estará conectado a la línea de retorno.
En esta configuración, el fluido presurizado entra en el anillo (m2) y los conductos (q) dando lugar a un incremento en la presión a través del sistema de conductos.
El incremento de presión en el anillo (m2) se transmite a las hendiduras de forma de riñón apropiadas (s) las cuales conectan con los orificios (6e) en la placa frontal del cilindro para actuar sobre los pistones (d) del motor apropiados.
La fuerza lineal desarrollada por los pistones se convierte en la fuerza de rotación por la bola del pistón que actúa sobre los lóbulos de las levas.
Simultáneamente, cada una de las configuraciones asociadas de cilindro/pistón formadas por las extrusiones del bloque de cilindros (6a), juntas (6b) y cilindros (6d) en la placa frontal (6c) de los cilindros están expuestas a la presión que presiona la placa frontal del cilindro en contacto con la cara del bloque del colector (n).
La fuerza de la presión que presiona la placa frontal del cilindro en contacto con el colector suplementa la fuerza generada por los resortes (6f) para crear una interfaz de sellado hermético.
En la carrera de retorno del pistón, el fluido de escape sigue un recorrido similar a través del sistema, pero circula desde las cámaras de los pistones a través de los orificios (6e) y a través de las hendiduras en forma de riñones (s) que estén asociadas con los conductos (r) en los periodos apropiados en la conmutación de los motores. El fluido de escape entra en el anillo (m1) y sale a través del orificio (L1) de la cubierta.
En la realización de las figuras 8 y 9, la cubierta (k) y la placa del colector (7c) se muestran en sección sobre un plano perpendicular a la línea central a través del conjunto.
El bloque del colector (n) está restringido contra el movimiento tanto en forma axial como rotacional dentro de la cubierta (k), e incorpora una serie de extrusiones circulares o “protuberancias” (7a) extruídas de la cara del bloque del colector adyacentes a la placa del orificio del cilindro (i) en la figura 2.
Las extrusiones cilíndricas incorporan unas juntas radiales (7b) que se acoplan a los orificios (7d) formados en la cara posterior de la placa del colector (7c) para formar una configuración de pistón/cilindro.
Los orificios de la placa del colector están enlazados por medio de orificios a las hendiduras (7e) en forma de riñones en la cara opuesta de la placa del colector. Las depresiones en forma de riñones están espaciadas angularmente alrededor de la cara de la placa del colector y separadas por zonas planas.
La cara de la placa del colector (7c) está presionada en acoplamiento con la placa del bloque de cilindros (i) por una pluralidad de resortes helicoidales de compresión. La fuera de los resortes es suficiente para facilitar el acoplo inicial de las caras que están suplementadas subsiguientemente por las fuerzas de presión del fluido.
Operación de la realización de las figuras 8 y 9
De acuerdo con la direccion deseada de la rotación del eje, cualquiera de los orificios de la cubierta (L1) o (L2) están conectados al suministro de presión. El orificio restante está conectado a la línea de retorno del flujo. Para este ejemplo, se supondrá que el orificio (L2) está conectado al suministro de presión y (L1) está conectado a la línea de retorno.
En esta configuración, el fluido presurizado entra en el anillo (m2) y los conductos (q) dando lugar a un incremento en la presión a través del sistema de paso.
El incremento de presión en el anillo (m2) se transmite a cada una de las configuraciones asociadas de cilindro y pistón formadas por las extrusiones cilíndricas (7a), juntas (7b) y cilindros (7d) que provocan el movimiento hacia delante en contacto con la placa frontal (i). Conforme se haya llevado a cabo una interfaz por la fuerza del resorte, la fuerza de la presión hora generada en los conductos (7d) del colector suplementará a la fuerza generada por los resortes (7f) para crear una junta en la interfaz entre la placa del colector y la placa frontal del bloque de cilindros.
La interfaz inducida de presión permite al fluido circular desde las hendiduras en forma de riñones a través de los orificios (j) hacia el interior de las cámaras de “compresión” de los pistones apropiados.
En la carrera de retorno del pistón, el fluido de escape sigue un recorrido similar a través del sistema, pero fluye desde las cámaras de los pistones por medio de los orificios (j) y a través de las hendiduras en forma de riñones (7e) asociadas con los conductos (r) en periodos apropiados en la conmutación de los motores. El fluido de escape entra en el anillo (m1) y sale a través del orificio de la cubierta (L1).

Claims (16)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un motor o bomba de energía hidráulica de baja presión de hasta 20 bares, para el suministro de agua y fluidos basados en el agua, que comprende:
    (i)
    una cubierta (k) no rotativa;
    (ii)
    un bloque de cilindros rotativos (c) alojados dentro de la cubierta (k);
    (iii) una pluralidad de agujeros provistos dentro del bloque de cilindros (c);
    (iv)
    al menos tres pistones (d) de movimiento recíproco, estando cada uno dentro de los agujeros del bloque de cilindros (c), proporcionando cada uno en un extremo una corona (d1), y en el otro extremo una copa (d2) de asiento esférico;
    (v)
    una bola (f), rotativa en cada copa de asiento esférico (d2);
    (vi)
    una junta hermética (d3) entre cada pistón (d) y su agujero asociado;
    (vii) orificios (L1, L2) incorporados en el bloque de cilindros (c) para permitir el paso de un fluido a mayor presión hacia los agujeros u el fluido de menor presión desde los mismos;
    (viii) un bloque (n) del colector no rotativo que incorpora una pluralidad de orificios (s), en donde cada uno está dispuesto radialmente en intervalos iguales en una cara extrema del bloque colector (n) adyacente a los pistones (d), con los orificios (s) enlazados a galerías conectadas a un circuito de suministro de fluido a mayor presión, y un circuito de retorno del fluido de menor presión;
    (ix)
    un eje (a) de salida/entrada conectado al bloque de cilindros (c), y;
    (x)
    una conmutación rotativa, una placa de frontal multi-orificio interpuesta entre el bloque de cilindros y el bloque del colector, montada en el eje, y adaptada para su acoplamiento en un frontal extremo adyacente del bloque colector o bloque
    de cilindros bajo una presión por medio de un muelle,
    caracterizada porque:
    (a)
    tiene una pista de lóbulo ondulatorio (e), que tiene dos a seis lóbulos, y que está fijada a la tapa (k) y que define múltiples crestas y valles;
    (b)
    cada bola (f) está adaptada para acoplarse con la pista de levas (e);
    (c)
    el bloque de cilindros (c) aloja de siete a diez pistones; y
    (d)
    la configuración angular de los orificios (s) (L1, L2) es tal que el fluido de alta presión se suministra a la corona (d1) de cada pistón (d) solo mientras que el pistón (d) está moviéndose desde una cresta a un valle de la pista de levas (e), con un conmutador al circuito del fluido de menor presión cono una rotación continua del bloque de cilindros
    (c) hace que se desplace un pistón desde un valle a una cresta.
  2. 2.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según la reivindicación 1, en donde el motor o bomba tiene una configuración interna simétrica para proporcionar un rendimiento idéntico del motor o bomba en cualquier sentido de rotación.
  3. 3.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según la reivindicación 1 ó 2, en donde el bloque de cilindros (c) aloja siete, ocho, nueve o diez cilindros.
  4. 4.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según cualquier reivindicación precedente, en donde la placa frontal (i) tiene al menos una cara de sellado para pivotar alrededor de un eje, para compensar la desalineación angular entre las caras.
  5. 5.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según cualquier reivindicación anterior, en donde la placa frontal (i) tiene elementos de juntas para el autoajuse automático del desgaste.
  6. 6.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según la reivindicación 1, en donde la placa frontal (i) tiene una cara provista con orificios circulares dispuestos radialmente que están conectados a los orificios de forma de riñón provistos en una cara opuesta.
  7. 7.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según cualquier reivindicación anterior, en donde la pista de levas (e) se produce a partir de un polímero que es capaz de sostener, absorber y recuperar la fuerza en las bolas (f) generada por los pistones asociados (d).
  8. 8.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según cualquier reivindicación anterior, en donde la pista de levas (e) es una pista de levas continuamente sinusoidal.
  9. 9.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según cualquier reivindicación anterior, en donde el bloque del colector (n) incorpora ocho orificios.
  10. 10.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según cualquier reivindicación anterior, en donde la conexión fluida se realiza por medio de ajustes “por presión”, que automáticamente agarra las tuberías de suministro metálicas o de plástico y las tuberías de retorno para el medio del fluido.
  11. 11.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según cualquier reivindicación anterior, en donde una pluralidad de anillos tóricos (en forma de “O”) (o1, o2, o3) están soportados por el bloque colector (n) para obtener un acoplo de sellado con una porción de la periferia interna de la cubierta (k) para mantener la separación de los circuitos de alta presión y baja presión.
  12. 12.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según cualquier reivindicación anterior, en donde el bloque colector (n) es desplazable axialmente y presionado en un acoplamiento de sellado de una cara extrema del mismo con la placa frontal (i) por medio de un resorte (p) de compresión helicoidal.
  13. 13.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según cualquier reivindicación 1 a 11, en donde el bloque del colector (n) está restringido contra el movimiento axial, y en donde la placa frontal (i) está presionada por un resorte desde el bloque de cilindros (c) o desde el bloque del colector (n).
  14. 14.
    Un motor o bomba según cualquier reivindicación anterior, en donde se incorpora una válvula sin retorno en ambos circuitos de alta presión y de baja presión.
  15. 15.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según cualquier reivindicación anterior, en donde asociados con los orificios (j) del bloque del colector (n) se encuentran unos orificios en forma de riñones (s) formados en una cara en contacto con el bloque del colector (n) separados alrededor de la cara y separados por zonas planas.
  16. 16.
    Un motor o bomba de energía hidráulica según cualquier reivindicación anterior, en donde cada galería se conecta con una ranura (m1, m2, m3) formada en la periferia exterior del bloque del colector (n).
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