ES2285965A1 - Bomba hidraulica de pistones. - Google Patents
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Abstract
Bomba hidráulica de pistones. La bomba incluye una parte mecánica (1) y una parte hidráulica (2) relacionadas mediante un vástago común (3) y dispuestas axialmente entre sí. La parte (1) presenta un eje de accionamiento (7) con una leva (8) susceptible en su giro de incidir sobre el extremo del vástago (3) y llevar a cabo el desplazamiento alternativo en un sentido u otro, de acuerdo con el giro excéntrico del eje (7), de un pistón (15) con una válvula anti-retorno (16) establecida en el interior de un cilindro (18) perteneciente a la parte hidráulica (2), en cuyo cilindro (18) se establece una cámara de admisión (23) a través de una entrada (24) que permite el paso de fluido a través de orificios (17) del propio pistón (15) y alcanzar una cámara de compresión (20) para que el desplazamiento del pistón (15) hacia dicha posición de compresión produzca la apertura de una válvula (21) y la correspondiente salida de fluido hacia el exterior a través de un conducto de salida (22), mientras que el desplazamiento en sentido contrario lleva consigo la compresión en la cámara de admisión (23), apertura de la válvula unidireccional (16) y el paso del fluido a través de los conductos (17) y del propio pistón (15) hasta la cámara de compresión (20).
Description
Bomba hidráulica de pistones.
La presente invención se refiere a una bomba
hidráulica de pistones que incorpora una doble cámara para la
admisión y expulsión del fluido, permitiendo obtener en combinación
con una válvula de salida, una alta presión del fluido, con una
considerable reducción de consumo de potencia, permitiendo además
poder aumentar el caudal en base a la disposición de unas levas
especiales.
El objeto de la invención es conseguir una bomba
hidráulica de doble cámara, caudal versátil y un ahorro de potencia
frente a las bombas hidráulicas tradicionales.
Es conocida la existencia de varios tipos de
bombas hidráulicas de pistones, pudiendo estar éstos dispuestos en
línea y axiales o radiales, incorporando en todos los casos una
serie de bielas en base a las cuales se producen los movimientos de
aspiración e impulsión del fluido, de manera que ese conjunto de
bielas conlleva un gran rozamiento y desgaste.
Además, en las bombas hidráulicas convencionales
de pistones el funcionamiento de las mismas se establece en una
sola cámara, con el consiguiente consumo de potencia.
Otro inconveniente que presentan las bombas
hidráulicas del tipo referido, es que la regulación del caudal se
hace regulando el recorrido del pistón, lo que crea problemas
importantes ya que, por ejemplo, cuando se regula para un caudal
pequeño el pistón debe hacer muy poco recorrido y el calentamiento
es grande debido a que pasará poco líquido por la cámara.
Como consecuencia de los rozamientos originados
por las bielas, pistón, cigüeñal, etc, en combinación con la
utilización de una sola cámara para los ciclos de aspiración y
expulsión, que está generalmente situada en el lado opuesto a la
caja de mecanismos, se producen altas temperaturas y por lo tanto
calentamiento del conjunto de la bomba, viéndose alteradas las
propiedades de algunos fluidos para los que se utiliza la bomba.
Asimismo, es de destacar el inconveniente de que
en caso de roturas o filtraciones en los collarines hidráulicos, se
producirá un derrame de líquidos que caen directamente al suelo,
con los consiguientes problemas medioambientales, suciedad,
etc.
La bomba hidráulica de pistones que se
preconiza, ha sido concebida para resolver la problemática
anteriormente expuesta, basándose en una concepción de bomba con
doble cámara, una de admisión y otra de expulsión.
Mas concretamente, la bomba de la invención
comprende dos partes fundamentales, una considerada como parte
mecánica y otra hidráulica, de manera que la parte mecánica está
constituida por un cárter en cuyo interior se establece una cámara
de lubricación en la que queda situado un eje giratorio sobre el
correspondiente rodamiento y sobre el que va insertada una leva con
rodamientos, la cual incide sobre el extremo de un vástago requerido
hacia una posición de retraimiento por medio de un muelle interno,
cuyo vástago se continua hasta una segunda parte de la bomba, la
hidráulica, determinada por un cilindro con un orificio radial
correspondiente a la entrada a la cámara de admisión, estando
determinada por un pistón unido al otro extremo del vástago
referido con anterioridad, y cuyo pistón incorpora una válvula
unidireccional interna, de manera que en el giro excéntrico del
eje, y por tanto de la leva, se produce un movimiento lineal y
alternativo del vástago y en consecuencia un movimiento alternativo
del pistón con la válvula unidireccional, de manera que en el
sentido de impulsión del vástago se produce la entrada de fluido a
la cámara de admisión y cuando se alcanza una presión determinada
en ésta se abre la válvula unidireccional del pistón haciendo pasar
el fluido a través de éste hasta alcanzar una cámara de compresión
previa a una válvula establecida en la salida, de manera que cuando
se produce una compresión determinada en esa cámara la válvula
prevista a la salida abre y el fluido es expulsado al exterior.
En el movimiento contrario, y debido
precisamente al giro excéntrico del eje con la leva
correspondiente, se produce el retraimiento del vástago y con ello
el cierre de la válvula del pistón, volviendo a entrar fluido a la
cámara de admisión, repitiéndose así el ciclo operativo
indefinidamente.
La leva puede ser circular, con lo que producirá
un desplazamiento lineal de impulsión y retracción en cada vuelta
del eje, o bien puede ser una leva con dos partes salientes
opuestas, por lo que se producirán en cada ciclo dos
desplazamientos alternativos del vástago. Asimismo la leva puede ser
de configuración triangular, en cuyo caso se producirán en cada
ciclo tres desplazamientos alternativos del vástago.
El conjunto que forman las dos partes mecánica e
hidráulica de la bomba, está montado sobre una culata sobre la que
se fija mediante correspondientes tornillos el cárter que define la
parte mecánica de la bomba.
En base a las características referidas, las
ventajas que se obtienen mediante la bomba de la invención frente a
las tradicionales, pueden resumirse en las siguientes:
- -
- Un menor consumo de potencia al carecer de bielas y desaparecer por lo tanto los rozamientos y desgastes originados en las bombas convencionales. Las bielas en la bomba de la invención son suplidas con el muelle de presión asociado al extremo del vástago ubicado en el cárter de la parte mecánica de la bomba.
- -
- Como consecuencia de que las cámaras de admisión o aspiración y de expulsión son independientes, se verá facilitada la carga de forma simple sin tener que hacer las funciones de una sola cámara como ocurre en las bombas tradicionales, ya que en la bomba de la invención la cámara de expulsión se cargará sola mediante la presión que hará el muelle, que al regresar el conjunto de pistón con su válvula unidireccional se cargará sin la necesidad de una biela que contraiga el citado pistón-válvula unidireccional, de manera que en esta parte del ciclo es donde se ahorra potencia que podrá utilizarse para un mayor rendimiento de caudal y presión o para su aplicación en un mecanismo propulsor que permitirá realizar el trabajo mas holgadamente.
- -
- Las levas, debido a su diversificación y facultad de montaje y desmontaje rápido y fácil, permiten que la bomba en un mismo ciclo pueda tener doble o triple rendimiento en cuanto a caudal, en contra de lo que ocurre en las bombas tradicionales.
- -
- En base a las características de la bomba de la invención se evitarán calentamientos al tener una cámara a cada lado del conjunto pistón-válvula unidireccional, por lo que las propiedades de los líquidos o fluidos con los que trabaje la bomba no se verán alterados.
- -
- En caso de roturas o filtraciones en los collarines hidráulicos, el líquido pasará directamente a la cámara de aspiración, por lo que no habrá derrame de líquidos, favoreciendo el medio ambiente.
- -
- La bomba de la invención trabaja a un régimen de r.p.m. mayor que las tradicionales, al no tener rozamiento y por tanto no hay elevación de temperaturas y el límite de r.p.m. lo establece el muelle previsto en el cárter de la parte mecánica de la bomba, muelle que hace retroceder el vástago.
Para complementar la descripción que
seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor
comprensión de las características del invento, de acuerdo con un
ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña
como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en
donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado
lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista en sección
longitudinal de una bomba hidráulica de pistones realizada de
acuerdo con el objeto de la invención, donde se dejan ver
claramente las partes mecánica e hidráulica de la misma.
La figura 2.- Muestra una vista de lo que es
considerado como culata en la que irá montado el conjunto
representado en la figura anterior.
Las figuras 3 y 4.- Muestran sendas vistas en
sección correspondientes a dos levas diferentes, una con dos partes
salientes opuestas y otra en forma de triángulo, es decir con tres
partes salientes equidistantes angularmente entre si.
Como se puede ver en las figuras referidas, la
bomba de la invención comprende dos partes fundamentales (1 y 2),
la primera de ellas parte mecánica, y la segunda parte hidráulica,
ambas relacionadas axialmente entre si mediante un vástago
intermedio (3) y destinadas a ser montadas en una culata (4),
fijación que se realiza mediante tornillos (5) que roscan en el
cárter (6) correspondiente a la parte mecánica (1) de la bomba.
Dicha parte mecánica comprende un eje (7)
accionable mediante un motor y sobre el que va montada una leva
(8), con carácter excéntrico, realizándose la fijación entre eje
(7) y leva (8) mediante una chaveta (9), estando la leva situada
sobre un rodamiento (10), mientras que el eje de accionamiento (7)
está igualmente montado a través de sus extremos en respectivos
rodamientos, estando dotado el mismo de un chavetero para la
comentada chaveta (9).
El giro excéntrico del eje (7) con la leva (8)
lleva consigo el empuje del vástago (3), desplazando axialmente el
mismo, aunque éste está permanentemente retraído hacia una posición
de retraimiento mediante un muelle (11) previsto entre el cárter
(6) y un clip (12), de manera que a la salida del aludido cárter
(6) se ha previsto un retén (13) de apoyo para el vástago (3). El
cárter (6) de esa parte mecánica (1) define una cámara de
lubricación (14).
En el otro extremo del vástago (3) se ha
previsto un pistón (15) con una válvula unidireccional (16) ubicada
en su interior, pistón (15) que está afectado de orificios (17) con
la función que se expondrá con posterioridad. Ese pistón (15) con
su válvula unidireccional (16) es deslizante en el interior de un
cilindro (18), con la interposición de un collarín hidráulico
(19).
En la culata (4) se establece una cámara de
compresión (20) en comunicación con una válvula de expulsión (21),
a partir de la cual se establece un conducto (22) para la salida
del fluido, tal como a continuación se va a exponer.
De acuerdo con estas características, cuando el
eje (7) gira, debido a su excentricidad, hace que la leva (8)
incida sobre el vástago (3), empujando a éste, es decir
desplazándolo axialmente en contra de la acción del muelle (11),
desplazamiento que lleva consigo el correspondiente desplazamiento
del pistón (15) con su válvula unidireccional (16) estableciendo
una compresión del fluido en la cámara (20), que hace que la
válvula (21) se abra y dicho fluido salga al exterior a través del
conducto (22).
Ahora bien, si se sigue girando el eje (7),
lógicamente llegará un momento en que la leva (8) deje de actuar
sobre el vástago (3), dando lugar al retraimiento de éste, es decir
al desplazamiento en sentido contrario, y con ello del pistón (15)
con su válvula unidireccional (16), en cuyo caso el fluido que
había entrado en la cámara de admisión (23) establecida en el
cilindro (18) del pistón (15), y que previamente había sido llenada
de fluido a través de la entrada (24), se comprime y hace que el
fluido salga por los orificios (17) y alcance la cámara de
compresión (20), que en el momento que lleve a cabo el siguiente
ciclo, es decir el giro de nuevo del eje (7) y de la leva (8), y
correspondiente desplazamiento axial en sentido de avance del
vástago (3), se producirá de nuevo la salida de fluido desde la
cámara (20) hacia el conducto de salida (22), por apertura de la
válvula (21), de igual manera a como se ha dicho con
anterioridad.
En la figura 3 se muestra una leva (8') con dos
partes salientes (25) en oposición, determinando que en cada ciclo
o giro del eje (7) se produzca la incidencia por dos veces sobre el
vástago (3), y por lo tanto conseguir un caudal variable o versátil
de fluido en el funcionamiento de la bomba.
En la figura 4 se muestra finalmente una leva
(8'') con configuración triangular determinándose en la misma tres
salientes (26) equidistantes angularmente entre si, lo que hace que
en cada ciclo se incida tres veces en el extremo del vástago (3) y
se produzcan tres desplazamientos alternativos en el mismo giro o
ciclo.
Claims (6)
1. Bomba hidráulica de pistones,
caracterizada porque comprende dos partes (1 y 2) asociadas
axialmente entre si mediante un vástago común (3) siendo la parte
(1) la mecánica de la bomba, mientras que la parte (2) es la
hidráulica, habiéndose previsto que el extremo del vástago (3) que
queda situado en el interior del cárter (6) correspondiente a la
parte mecánica (1), esté enfrentado a una leva (8) accionable
mediante un eje excéntrico (7), de manera que el giro de éste lleva
consigo el desplazamiento axial del vástago (3) en contra de la
acción de un muelle (11) asociado al mismo, desplazamiento que
lleva consigo el de un pistón (15) con una válvula unidireccional
interna (16) situado en un cilindro (18) afectado de un orificio
(17) y en el que se establece una cámara de admisión de fluido (23)
en comunicación con el correspondiente conducto de entrada (24), de
manera que el desplazamiento de avance del vástago (3) por
accionamiento de la leva (8) lleva consigo la compresión del fluido
en una cámara de compresión (20) establecida en una culata (4) en
la que se montan las partes (1 y 2), estableciéndose la apertura de
una válvula (21) para que desde esa cámara de compresión (20) el
fluido salga al exterior a través de un conducto (22), mientras que
el desplazamiento en sentido contrario del vástago (3) por la
acción del muelle (11) asociado al mismo, lleva consigo la
compresión de fluido en la cámara de admisión (23) y paso de éste a
través del orificio (17) del pistón (15) a la cámara de compresión
(20).
2. Bomba hidráulica de pistones, según
reivindicación 1ª, caracterizada porque el eje excéntrico
(7) de accionamiento va montado sobre correspondientes rodamientos,
mientras que la leva (8) está montada sobre el eje (7) mediante una
chaveta (9), estando esa leva (8) situada sobre un rodamiento
(10).
3. Bomba hidráulica de pistones, según
reivindicación 1ª, caracterizada porque el cárter (6)
correspondiente a la parte mecánica (1) determina una cámara de
lubricación (14), mientras que el cilindro (18) en el que va
ubicado el pistón (15) con su válvula unidireccional (16) determina
la cámara de admisión (23) a través de la entrada (24), de tal
manera que es independiente de la cámara de compresión (20) y
expulsión al exterior del fluido.
4. Bomba hidráulica de pistones, según
reivindicación 1ª, caracterizada porque la leva (8) es
susceptible de estar constituida por un cuerpo (8') dotado de unos
salientes opuestos (25) determinando dos desplazamientos
alternativos del vástago (3) y por tanto del pistón (15) con su
válvula unidireccional (16) en cada ciclo o giro del eje (7).
5. Bomba hidráulica de pistones, según
reivindicación 1ª, caracterizada porque la leva (8) está
constituida por un cuerpo (8'') de configuración triangular con
tres salientes (26) equidistantes angularmente entre si,
determinando tres desplazamientos alternativos del vástago (3) y por
lo tanto del pistón (15) con su válvula unidireccional (16) en cada
ciclo o giro del eje (7).
6. Bomba hidráulica de pistones, según
reivindicaciones 4ª y 5ª, caracterizada porque las levas (8,
8', 8'') son susceptibles de presentar una configuración variable
para conseguir distintos caudales de fluido, siendo dichas levas
montables y desmontables respecto del eje (7).
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2007
- 2007-06-25 ES ES200701769A patent/ES2285965B1/es not_active Expired - Fee Related
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2008
- 2008-06-18 WO PCT/ES2008/000435 patent/WO2009000949A1/es active Application Filing
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