BOMBA MULTIDIRECCIONAL DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención está relacionada con aparatos para generar fluido comprimido. Más específicamente, la invención esta relacionada con una bomba que comprime fluido cuando un dispositivo de bombeo se mueve en múltiples direcciones . Como se conoce bien, varias partes de ciertos vehículos requieren el uso de fluido comprimido, tal como aire comprimido, para su operación. Por ejemplo, el sistema de frenos de camiones y otros grandes vehículos muy a menudo utilizan aire comprimido para desviar varios mecanismos de freno, tales como accionadores basados en resortes, en posiciones de frenado y de no frenado. Varios tipos de bomba han sido desarrollados para generar este fluido comprimido, incluyendo bombas de aire basadas en diafragma, compresores de plato oscilante de múltiples pistones, y compresores de un solo pistón activados por el eje. Por supuesto, debido a que el espacio y la potencia siempre son de interés cuando se diseñan los vehículos, diferentes tipos de diseños y mejoras han sido sugeridos para aumentar la concentración del fluido comprimido descargado por la bomba mientras que se disminuye el tamaño de la bomba. Una de tales sugerencias es el diseño de una bomba de dos etapas, tal como el compresor de pistón de dos etapas descrito en la Patente Norteamericana No. 4,657,488 para Weinhandl . En este tipo de compresor, se proporciona una entrada para permitir que el aire entre en una primera área de compresión, ubicada en un extremo de la porción superior de un pistón. Esta primera área de compresión está conectada a una segunda área de compresión más pequeña ubicada en el lado opuesto de la porción superior del pistón, la cual a su vez, se conecta a una salida. Por consiguiente, en el movimiento descendente del pistón, el aire entra en la primera área a través de la entrada. En el movimiento ascendente del pistón, el aire es comprimido y empujado dentro de la segunda área de compresión más pequeña, en donde en el siguiente movimiento descendente del pistón, el aire entonces es comprimido una vez más y expulsado por la salida. De esta manera, una concentración más alta de aire comprimido es producida por el compresor. Una desventaja, sin embargo, con este tipo de compresión de dos etapas es que se obtiene como resultado más calor, lo cual lleva a varios problemas. Por ejemplo, muy a menudo un secador de aire se utiliza junto con el comprensor para remover la humedad en el aire que está siendo suministrado por el compresor antes de ser suministrado a las partes relevantes del vehículo. Debido a que el aire es más caliente, es capaz de contener más vapor de agua, y por lo tanto, el secador de aire debe funcionar más arduamente para remover la humedad. Otro problema creado por este calor adicional es que provoca que el aceite sea más propenso a la "carbonización" -quemándose y dejando atrás depósitos de carbón. Aún otro problema provocado por las cantidades excesivas de aire demasiado caliente es que los componentes del compresor, y corriente aba o del compresor, tenderán a tener una vida útil más corta, en parte debido a la contracción y expansión de aquellas partes debido a los niveles innecesarios de calentamiento y enfriamiento. Otra desventaja con este tipo de compresión de dos etapas es que aún ocurre cierto grado de "golpeteo". Los secadores de aire comúnmente utilizados junto con este tipo de compresores típicamente contienen un desecante para remover la humedad. Siendo repetidamente sometidos a la fuerza intermitente del aire comprimido en cada movimiento ascendente de pistón puede finalmente convertir el desecante en polvo . Lo que se desea, por lo tanto, es un método y aparato para comprimir un fluido que proporcione una concentración incrementada de fluido comprimido, pero que no dé como resultado un calor excesivo. Lo que se desea adicionalmente es un método y aparato que proporcione una concentración incrementada de fluido comprimido, pero que no dé como resultado el golpeteo.
Por consiguiente, es un objeto de la presente invención proporcionar una bomba que suministre altas concentraciones de fluido comprimido. Es otro objeto de la presente invención proporcionar una bomba que disminuya la temperatura del fluido comprimido. Es aún otro objeto de la presente invención proporcionar una bomba que proporcione un flujo continuo de fluido comprimido. Para poder solucionar las deficiencias de la técnica anterior y lograr por lo menos algunos de los objetos y ventajas antes mencionados, la invención comprende una bomba multidireccional , que incluye un alojamiento que tiene puerto de entrada y un puerto de salida, un dispositivo de bombeo colocado en el alojamiento, una primera cámara de fluido en comunicación de fluido con el puerto de entrada para recibir el fluido cuando el dispositivo de bombeo se mueve hacia una primera posición, una segunda cámara de fluido en comunicación de fluido directa con el puerto de salida, un primer conducto mediante el cual el fluido en la primera cámara de fluido se puede comunicar a la segunda cámara de fluido cuando el dispositivo de bombeo se mueve hacia una segunda posición, y un segundo conducto mediante el cual el fluido en la primera cámara de fluido se puede comunicar directamente al puerto de salida.
En otra modalidad, la invención comprende una bomba que incluye un alojamiento que tiene un puerto de entrada y un puerto de salida, un dispositivo de bombeo colocado en el alojamiento, una primera cámara de fluido en comunicación de fluido con el puerto de entrada para recibir fluido cuando el dispositivo de bombeo se mueve hacia una primera posición, una segunda cámara de fluido, un conducto mediante el cual el fluido en la primera cámara de fluido se puede comunicar a la segunda cámara de fluido cuando el dispositivo de bombeo se mueve hacia una segunda posición, y en donde la primera y segunda cámara de fluido están en comunicación de fluido directa con el puerto de salida. En otra modalidad, la invención comprende un método para comprimir fluido con una bomba que tiene una salida, el método incluye los pasos de empujar el fluido dentro de la bomba, comprimir el fluido en una primera área de compresión, empujar un primer volumen del fluido comprimido a través de la salida y un segundo volumen del fluido comprimido a una segunda área de compresión, además comprimir el segundo volumen del fluido comprimido, empujando el fluido adicionalmente comprimido a través de la salida. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista lateral en corte transversal de una bomba multidireccional de acuerdo con la invención .
La Figura 2a es una vista lateral en corte transversal de una modalidad de la bomba de la Figura 1 cuando el pistón se mueve a la primera posición. La Figura 2b es una vista lateral en corte transversal de la bomba de la Figura 2a cuando el pistón se mueve a la segunda posición. La Figura 3a es una vista lateral en corte transversal cortada de otra modalidad de la bomba de la Figura 1 cuando el pistón se mueve a una primera posición. La Figura 3b es una vista lateral en corte transversal cortada de la bomba de la Figura 3a cuando el pistón se mueve a una segunda posición. La Figura 4 es una vista lateral en corte transversal de una modalidad de la bomba de la Figura 2b empleando una válvula de control direccional, en donde la válvula se coloca para permitir la comunicación de fluido entre el puerto de entrada y la segunda cámara de fluido. La Figura 5 es una vista lateral en corte transversal de una modalidad de la bomba de la Figura 2b empleando una válvula de control direccional, en donde la válvula se coloca para restringir la comunicación de fluido entre el puerto de entrada y la segunda cámara de fluido. La Figura 6 es una vista lateral en corte transversal de una modalidad de la bomba de la Figura 2b empleando una placa adaptada para restringir la comunicación de fluido entre el puerto de entrada y la segunda cámara de fluido . La Figura 7 es una vista lateral en corte transversal de una modalidad de la bomba de la Figura 2b empleada y adaptada para restringir la comunicación de fluido entre el puerto de entrada y la segunda cámara de fluido. Los componentes básicos de una modalidad de una bomba multidireccional de acuerdo con la invención se ilustran en la Figura 1. Como se utilizan en la descripción, los términos "superior", "inferior", "arriba", "debajo", "sobre", "debajo de", "encima", "por debajo", "por lo alto", "hacia abajo", "de arriba" "más ba o" , "frontal" , "trasero", "hacia delante" y "hacia atrás" hacen referencia a objetos referenciados cuando están en la orientación ilustrada en los dibujos, cuya orientación no es necesariamente para lograr los objetos de la invención. Como se ilustra en la Figura 1, un alojamiento 22 contiene un dispositivo 36 de bombeo. Una primera cámara 50 de fluido está ubicada en un extremo del dispositivo 36 de bombeo, mientras que una segunda cámara 52 de fluido está ubicada en el extremo opuesto del dispositivo 36 de bombeo. Por consiguiente, la primera y segunda cámaras 50, 52 de fluido pueden alternativamente recibir fluido a medida que el dispositivo 36 de bombeo se mueve entre la primera y segunda posición, como se ilustra en las Figuras 2a-2b, respectivamente . En la modalidad representada en la Figura 1, el alojamiento 22 es un alojamiento de compresor, el cual puede incluir varias partes montadas adyacente entre si, incluyendo un alojamiento 24 de eje accionador,. una placa 25 de sellado, una placa 26 de válvula inferior, un cilindro 28, una placa 30 de válvula superior y una cabeza 32. El cilindro 28 tiene un canal 34 de pistón dentro del mismo, en donde un pistón 36 se coloca de manara deslizada. El alojamiento 24 de eje de accionamiento aleja un extremo del eje 38 de accionamiento, al cual se fija una varilla 40 de conexión. La varilla 40 de conexión puede ajustarse anularmente sobre el eje 38 de accionamiento, fijada a la superficie de extremo del mismo, o de otra manera fijada al eje 38 de accionamiento en una manera tal que la varilla 40 de conexión se mueve hacia arriba y hacia abajo a medida que gira el eje 38 de accionamiento. La varilla 40 de conexión se fija al vástago 44 del pistón 36 por medio de un pasador 39 de pistón, de modo que, a medida que gira el eje 38 de accionamiento, la cabeza 46 del pistón oscila hacia arriba y hacia abajo en el canal 34 de pistón. La cabeza 32 tiene por lo menos un puerto 48 de entrada y por lo menos un puerto 49 de salida para ra poder recibir y descargar fluido de acuerdo con el movimiento del pistón 36, como se explicará más adelante. Como se muestra en la Figura 2a, la primera cámara 50 de fluido está en comunicación de fluido con el puerto 48 de entrada, de modo que cuando el pistón 36 se mueve hacia abajo hacia la primera posición, el fluido es succionado a través del puerto 48 de entrada, a través de un canal 54, más allá de la válvula 56 (tal como, por ejemplo, una válvula de lengüetas), a través de un pasaje 58, y dentro de la primera cámara 50 de fluido (indicada por las flechas A) . Como se muestra en la Figura 2b, la primera cámara 50 de fluido también está en comunicación de fluido con el puerto 49 de salida, de modo que cuando el pistón 36 se mueve hacia arriba hacia la segunda posición, el fluido es descargado de la primera cámara 50 de fluido, a través de la salida 60, más allá de la válvula 62 (tal como, por ejemplo, una válvula de lengüetas), a través de un canal 64, y hacia fuera a través del puerto 49 de salida (indicado por las flechas D) . Un primer conducto 66 conecta el primer pasaje 50 de fluido con la segunda cámara 52 de fluido de tal modo que cuando el pistón 36 se mueve hacia arriba a la segunda posición, el fluido puede ser transferido de la primera cámara 50 de fluido a la segunda cámara 52 de fluido (indicada por las flechas C) . En esta modalidad, el primer conducto 66 incluye el pasaje 58, el canal 68 y la entrada 70. En otras modalidades, sin embargo, el primer conducto 66 puede comprender cualquier secuencia de pasajes y/o canales o individuales apropiados para transferir fluido de la primera cámara 50 de fluido a la segunda cámara 52 de fluido a medida que el dispositivo 36 de bombeo se mueve a la segunda posición . Como se muestra en la Figura 2b, un segundo conducto 67 conecta el primer pasaje 50 de fluido al puerto 49 de salida de modo que cuando el pistón 36 se mueve hacia arriba a la segunda posición, el fluido puede ser transferido de la primera cámara 50 de fluido al puerto 49 de salida (indicado por las flechas D) . En esta modalidad, el segundo conducto 67 incluye la salida 60 y el canal 64. En otras modalidades, sin embargo, el segundo conducto 67 puede comprender cualquier secuencia de pasajes y/o canales o individuales apropiados para transferir fluidos de la primera cámara 50 de fluido al puerto 49 de salida a medida que el dispositivo de bombeo se mueve a la segunda posición. Al igual que la primera cámara 50 de fluido, la segunda cámara 52 de fluido también está en comunicación de fluido con el puerto 49 de salida. Por consiguiente, como se muestra en la Figura 2a, cuando el pistón 36 se mueve hacia abajo a la primera posición, succionando fluido dentro de la primera cámara 50 de fluido (indicada por las flechas ?) , el fluido en la segunda cámara 52 de fluido es descargado simultáneamente a través de la salida 76, más allá de la válvula 78, a través del canal 80 y hacia fuera del puerto 49 de salida (indicado por las flechas B) . Como se muestra en la Figura 2b, cuando el pistón 36 se mueve subsecuentemente hacia arriba a la segunda posición una vez más, parte del fluido en la primera cámara 50 de fluido es descargado a través del segundo conducto 67, como se describió anteriormente, mientras que parte del fluido en la primera cámara 50 de fluido es succionado a través del primer conducto 66 y dentro de la segunda cámara 52 de fluido, donde es comprimido una segunda vez cuando el pistón 36 una vez más regresa a la primera posición mostrada en la Figura 2a. Debido a que el fluido en la primera cámara 50 de fluido sale de la misma mediante tanto el pasaje 58 como la salida 60 (como se muestra en la Figura 2b) , la cantidad de aire succionada a través del primer conducto 66 dentro de la segunda cámara 52 de fluido es inversamente proporcional al aire que está siendo descargado de la salida 60 a través del puerto 49 de salida. La segunda cámara 52 de fluido tiene un volumen más pequeño que la primera cámara 50 de fluido, de modo que el fluido transferido de la primera cámara 50 de fluido a la segunda cámara 52 de fluido, que ya ha sido comprimido en la primera cámara 50 de fluido, puede comprimirse adicionalmente en la segunda cámara 52 de fluido. Adicionalmente, la segunda cámara 52 de fluido está dimensionada suficientemente más pequeña que la primera cámara 50 de fluido para asegurar que esté presente suficiente presión para permitir esta compresión adicional mientras que se dé razón del hecho de que cierto fluido ha salido de la primera cámara 50 de fluido mediante la salida 60. La creación de una segunda cámara 52 de fluido más pequeña que la primera cámara 50 de fluido puede lograrse en cualquiera de las diferentes maneras, tal como, por ejemplo, definiendo la segunda cámara 52 de fluido no sólo mediante un radio exterior (tal como el canal 34 de pistón) , sino por un radio interior tan bien (como el vástago 44 de pistón) . Debido a que la primera y segunda cámaras 50, 52 de fluido están en comunicación de fluido directa con el puerto de salida (es decir, el fluido puede comunicarse de cada cámara al puerto de salida sin tener que pasar a través de la otra cámara) , el fluido es descargado a través del puerto 49 de salida tanto en el movimiento ascendente como en el movimiento descendente del pistón 36, asi se proporciona el efecto de golpeteo reducido de una bomba de doble acción. Por otra parte, el fluido suministrado por la segunda cámara 52 de fluido ha sido comprimido dos veces, proporcionando un fluido más concentrado. La descarga de este fluido doblemente comprimido a través del puerto 49 de salida, sin embargo, se alterna con el fluido suministrado por la primera cámara 50 de fluido, que sólo ha sido comprimido una vez, con esto dando como resultado una reducción de calor. Aunque en las modalidades representadas en las Figuras 2a-2b, el pasaje 58 permite que el fluido fluya tanto hacia adentro como hacia fuera de la primera cámara 50 de fluido, en ciertas modalidades, se puede proporcionar una entrada 70 desde una salida 74 separadas en lugar del pasaje 58, como se muestra en las Figuras 3a-3b. En estas modalidades, el primer conducto 66 incluye la salida 74, el canal 75 y la entrada 70. Debido a que las condiciones pueden variar y de este modo se pueden requerir diferentes niveles de aire comprimido, uno pudiera desear incrementar o disminuir la concentración de fluido comprimido descargado de la bomba. Por consiguiente, en estas modalidades, el diseño previamente descrito puede utilizarse para crear una bomba de doble acción recta, o aún una bomba de una sola acción, empleando uno o más mecanismos de sellado para restringir el flujo de fluido sellando el primer conducto 66 mediante el cual se comunican la primera y la segunda cámaras 50, 52 de fluido, como se describirá más adelante. Por ejemplo, esto puede ser deseado si ciertos autobuses o camiones que algunas veces se utilizan para viajar largas distancias y otras veces se utilizan para arrancar y detenerse repetidamente durante el curso de una distancia relativamente corta. En tales casos, se requerirán diferentes cantidades de aire comprimido en diferentes momentos por el mismo vehículo. Por consiguiente, como se ilustra en las Figuras 4-5, en ciertas modalidades ventajosas, la bomba puede incluir un mecanismo 90 de sellado que se puede controlar. Cuando se desea disminuir la concentración de fluido descargado por la bomba, el mecanismo 90 de sellado, que puede, por ejemplo, comprender una válvula de control direccional, puede colocarse para restringir el flujo entre la primera cámara 50 de fluido y el canal 68, como se muestra en la Figura 4. Por consiguiente, cuando el pistón 36 se mueve de la primera posición a la segunda posición, el fluido en la primera cámara 50 de fluido será forzado hacia fuera sólo a través de la salida 60 (indicada por las flechas E) , y el fluido será succionado dentro de la segunda cámara 52 de fluido directamente del puerto de entrada (indicado por las flechas F) . Por consiguiente, se crea efectivamente una bomba de doble acción. Alternativamente, como se muestra en la Figura 5, el mecanismo 90 de sellado puede colocarse para restringir el flujo de fluido al canal 68 tanto del puerto 48 de entrada como de la primera cámara 50 de fluido, aislando la segunda cámara 52 de fluido totalmente y con esto efectivamente creando una bomba de una sola acción. En algunas modalidades, se conoce que se desea una bomba recta de doble acción, de una sola acción o de dos etapas. Como se ilustra en las Figuras 6-7, en estas modalidades, el mecanismo de sellado puede simplemente comprender una placa 92 montada entre el cilindro 28 y la placa 30 de válvula superior. Esta placa puede incluir cualquier arreglo de aberturas, válvulas o secciones de pared apropiadas para las trayectorias de flujo particulares deseadas . Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 6, la placa 92 puede simplemente agregar una válvula 94 de un solo sentido, tal como una válvula de lengüetas, permitiendo que el fluido fluya dentro de la primera cámara 50 de fluido mediante el pasaje 58, pero no hacia fuera de la primera cámara 50 de fluido mediante el pasaje 58, con esto efectivamente creando una bomba de doble acción similar a aquella de la Figura 4. Alternativamente, como se ilustra en la Figura 7, la placa puede funcionar como un miembro 96 de pared colocado entre dos puntos a los largo del canal 68, con esto completamente bloqueando la segunda cámara 52 de fluido y con esto efectivamente creando una bomba de una sola acción similar a aquella de la Figura 5. Alternativamente, si se desea un incremento en la concentración de fluido comprimido, el miembro 96 de pared puede en su lugar colocarse para bloquear la salida 60, con esto efectivamente creando una bomba de compresión recta de dos etapas. De igual manera, se puede colocar una válvula que se puede controlar en la salida 60 que puede colocarse ya sea para restringir o permitir el flujo de fluido hacia fuera de la primera cámara 50 a través de la salida 60.
En ciertas modalidades ventajosas, las válvulas de control direccional pueden colocarse tanto en el pasaje 58 como en la salida 60 para proporcionar una cantidad máxima de versatilidad. Estas válvulas pueden ser parte de una placa de válvula que se puede controlar ya sea manual o automáticamente por un accionador, tal como, por ejemplo, por una unidad de control electrónica (no mostrada) que recibe señales de varias partes del vehículo que reflejan las necesidades del fluido comprimido del vehículo y controlan las válvulas según sea necesario. Tal accionador puede, por ejemplo, activar el mecanismo de sellado cuando la cantidad requerida de fluido comprimido se eleva por encima de cierto valor de umbral. Por esto, en la modalidad descrita previamente, el compresor puede utilizarse para adecuarse a diferentes condiciones, el compresor puede adaptarse para emplear una variedad de dispositivos opcionales apropiados para aquellas condiciones, como se muestra en la Figura 1. Por ejemplo, el compresor puede incluir baleros 98 de pistón ubicados en la placa 25 de sello, los cuales, si las condiciones no son rigurosas se pueden sellar. Sin embargo, si las condiciones son moderadas, y una porción de bombeo se requiere, los baleros se pueden abrir, y también puede ser deseable emplear un baño o rocío de aceite en la cámara 23 de eje de accionamiento, junto con un sello 99 de aceite para asegurar que el aceite no entre en las cámaras 50, 52. Si las condiciones están a su máximo, y un gran volumen de aire altamente comprimido es continuamente generado por el pistón, también se puede emplear una camisa 29 de ref igeración para enfriar el aire . Se deberá entender que lo anterior es ilustrativo y no limitante, y que se pueden hacer modificaciones obvias por aquellos expertos en la técnica sin alejarse del espíritu de la invención. Por consiguiente, sólo se deberá hacer referencia principalmente a las reivindicaciones anexas, en lugar de la especificación anterior, para determinar el alcance de la invención.