Motor o bomba (2010, 4010) de yugo escocés que incluye:

un cigüeñal (4012) que tiene un eje principal (4013) y que tiene un vástago de cojinete de cabeza de biela (4020),

el cual dispone de un eje de vástago de cojinete de biela, adaptado el cigüeñal para girar alrededor del eje principal y estando adaptado el vástago de cojinete de cabeza de biela para dar vueltas alrededor del eje principal durante el giro del cigüeñal, el vástago de cojinete de cabeza de biela adaptado para arrastrar un primer volumen a medida que orbita alrededor del eje principal;

medio de conexión (4018) montado giratoriamente en el vástago de cojinete de biela y adaptado para orbitar alrededor del eje principal durante el giro del cigüeñal;

un cilindro (2014, 4016) que tiene un eje de cilindro, estando perpendicular el eje de cilindro al eje principal;

un pistón (2012, 4014) que tiene un eje de pistón e incluyendo:

(a) una corona de pistón que tiene una zona transversal perpendicular al eje de pistón;

(b) primeros medios guía (2018, 4026) que se extienden a lo largo de un eje que se extiende perpendicular al eje de pistón;

(c) segundos medios guía (2030, 4028) que se extienden a lo largo de un eje que se extiende paralelo al eje de pistón y que tiene un primer extremo y un segundo extremo;

el pistón montado para tener un movimiento de vaivén a lo largo del eje de pistón;

un segundo volumen definido por una proyección de la zona transversal de la corona del pistón a lo largo del eje de pistón en la dirección del cigüeñal;

los primeros medios guía estando situados sólo en ese lado del eje del vástago de cojinete de cabeza de biela que quedan entre el eje del vástago de cojinete de cabeza de biela y la corona del pistón;

los primeros medios guía engranando el medio de conexión por el cual el medio de conexión es obligado a moverse en vaivén a lo largo del primer medio guía durante el giro del cigüeñal;

un cárter del cigüeñal o bloque que incluye terceros medios guía (2034; 4030) adaptados para engranar los segundos medios guía, los segundos medios guía y los terceros medios guía colaborando para impedir de forma sustancial el giro del pistón alrededor de un eje paralelo al eje principal;

caracterizado porque:

(i) los segundos medios guía (2030; 4028) y los terceros medios guía (2034; 4030) están situados para engranar exclusivamente dentro del segundo volumen;

(ii) los segundos medios guía (2030; 4028) están posicionado a un lado de los primeros medios guía (2018; 4026), el primer extremo de los segundos medios guía está situado más cerca de la corona del pistón que los primeros medios guía, y cuando el pistón está en el punto muerto superior (TDC), el segundo extremo de los segundos medios guía está situado más cerca del eje del vástago de cojinete de cabeza de biela que los primeros medios guía; y

(iii)los segundos medios guía (2030; 4028) están adaptado para ser introducidos y extraídos del primer volumen durante el giro del cigüeñal de forma que los segundos medios guía están fuera del primer volumen cuando el pistón está en el punto muerto superior (TDC)

Máquina de fluidos recíprocos.

Sector técnico

La presente invención está relacionada con una variante de máquinas de fluidos recíprocos denominadas coloquialmente dispositivos de "yugo escocés". La invención está relacionada en particular con un motor o bomba de yugo escocés.

Antecedentes de la técnica

Los dispositivos de yugo escocés conocidos incluyen una o más parejas de pistones enfrentados horizontalmente que tienen un movimiento en vaivén en cilindros respectivos. Cada pistón de una pareja está unido de forma rígida al otro de manera que la pareja de pistones se mueve como una unidad. Los pistones tienen un movimiento en vaivén a lo largo de ejes paralelos, los cuales pueden ser coaxiales o estar descentrados. Se dispone un cigüeñal en el centro de la pareja de pistones desfasados montado en una guía de deslizamiento o corredera. Por su lado, la corredera está montada en el conjunto de pistón entre superficies de deslizamiento opuestas, las cuales se extienden perpendicularmente al eje de los pistones. La corredera queda así obligada a desplazarse perpendicularmente al eje de los pistones y por tanto, el cigüeñal gira y los pistones son obligados a moverse en vaivén a lo largo del eje del pistón con un verdadero movimiento sinusoidal. En determinadas circunstancias, contar con un movimiento sinusoidal verdadero es preferible al movimiento cuasi sinusoidal proporcionado por la disposición de cigüeñal y biela que se encuentra en la mayoría de bombas o motores de combustión interna. Sin embargo, esos dispositivos tienen ciertos inconvenientes. Ni la corredera, la cual se mueve en vaivén en un plano vertical, ni los pistones, pueden ser equilibrados dinámicamente por una masa giratoria. Aunque esto puede ser parcialmente compensado para un dispositivo multi parejas, todavía deja parejas oscilantes.

Además, en la disposición convencional, la corredera se desliza entre una pareja individual de superficies opuestas que quedan a cada lado del cojinete de cabeza de biela. Los pistones se deben disponer a lo largo de ejes paralelos y la distancia entre las superficies deslizantes de la corredera y las superficies guía de los pistones debe ser superior al diámetro de la cabeza de biela en el cigüeñal.

La presente invención pretende mejorar como mínimo alguna de las desventajas de la técnica anterior y, en formas preferentes, proporciona dispositivos en los que los pistones emparejados no están unidos de forma rígida, no son necesariamente coaxiales y en los que se logra un mejor equilibrio dinámico.

La invención también permite el uso de números impares de pistones montados en un vástago de cojinete de cabeza de biela individual.

En su forma más amplia, la invención despareja efectivamente los pistones y facilita a cada pistón su propia pareja o grupo de superficies deslizantes y su propia corredera. Las superficies deslizantes de cada pistón no quedan a cada lado de la cabeza de biela, sino que están situadas a distancia de ésta. Las superficies deslizantes pueden ser superficies compuestas. Este desemparejamiento significa que cada pistón no se basa en el emparejamiento con el otro pistón o pistones para moverse en ambas direcciones y permite que cada pistón se desplace a lo largo de un eje independiente y en distinta fase al resto de pistones. Aunque los pistones pueden estar conectados mediante una conexión articulada común que porte las diversas superficies deslizantes, los pistones no están conectados de forma rígida. Así, se puede conseguir una configuración en V con una pareja de pistones o una disposición en 120º con tres pistones por ejemplo.

Divulgación de la invención

En una forma amplia, la invención proporciona un motor o bomba de yugo escocés que incluye:

El primer medio guía se extiende a lo largo de un eje que se prolonga sustancialmente perpendicular al eje del pistón. Con ello se pretende que el primer medio guía se desvíe de una verdadera perpendicular hasta en 5º en cada dirección. El primer medio guía puede engranar el medio de conexión mediante dos o más superficies lineales paralelas que coinciden y se deslizan en relación con el primer medio guía. De forma alternativa, el engrane puede incluir dos o más cojinetes de rodillos o similares.

En formas preferentes existen dos o tres pistones montados en el medio de conexión en cada cojinete de biela. Los pistones pueden estar dispuestos en ángulos iguales alrededor del eje principal si así se desea.

El primer medio guía puede formar cuerpo con el pistón o estar situado en una estructura independiente unida al pistón. Cuando se dispone una estructura independiente, ésta puede estar montada sobre pivote en el pistón, utilizando preferiblemente una...

1. Motor o bomba (2010, 4010) de yugo escocés que incluye:

2. Motor o bomba de yugo escocés de acuerdo con la reivindicación 1, en que el pistón incluye como mínimo dos segundos medios guía en el mismo lado de los primeros medios guía y cada segundo medio guía respectivo es engranado por un tercer medio guía respectivo.

3. Motor o bomba de yugo escocés (2010; 4010) de acuerdo con la reivindicación 1 en que el pistón (2012; 4014) incluye como mínimo dos segundos medios guía (2030; 4028), habiendo como mínimo un segundo medio guía situado en un primer lado de los primeros medios guía (2018; 4026) y como mínimo otro segundo medio guía situado en el lado opuesto del primer medio guía y cada segundo medio guía engranado por un respectivo tercer medio guía (2034; 4030).

4. Motor o bomba de yugo escocés (2010; 40 10) de acuerdo con la reivindicación 1 en que los segundos medios guía (2030; 4028) se eligen del grupo formado por: una varilla, un tubo, una placa refuerzo o una ranura, y los terceros medios guía (2034; 4030) incluyen una forma de superficie adaptada para engranar con los segundos medios guía.

5. Motor o bomba de yugo escocés (2010; 4010) de acuerdo con la reivindicación 1 en que el primer medio guía se extiende dentro de 5º de la perpendicular en relación con el eje del pistón.

6. Motor o bomba de yugo escocés (2010; 4010) de acuerdo con la reivindicación 1 en que el engrane del segundo medio guía (2030; 4028) por parte del tercer medio guía (2034; 4030) es tal que el giro del primer medio guía (2018; 4026) del pistón alrededor de un eje paralelo al eje principal (4013) queda sustancialmente evitado.

7. Motor o bomba de yugo escocés (2010; 4010) de acuerdo con la reivindicación 1 que incluye una pareja de pistones (2012; 4014) en una configuración en V, estando montado cada pistón para moverse en vaivén dentro de un cilindro respectivo (2014; 4016), y estando adaptado el cigüeñal para que se mueva a lo largo del bisector del ángulo incluido de forma que la relación de compresión de los pistones dentro de sus respectivos cilindros se puede aumentar o descender sin cambiar de fase el movimiento de cualquier de los pistones en relación con el giro del cigüeñal.

8. Motor o bomba de yugo escocés (2010; 4010) de acuerdo con la reivindicación 1 que incluye una pareja de pistones (2012; 4014) en una configuración en V, estando montado cada pistón para moverse en vaivén dentro de un cilindro respectivo (2014; 4016), y estando adaptado el cigüeñal para que se mueva a lo largo de una trayectoria lineal de forma que la relación de compresión de cada pistón dentro de su respectivo cilindro se pueda alterar por igual.

9. Motor o bomba de yugo escocés (2010; 4010) de acuerdo con la reivindicación 1 en que el cigüeñal está adaptado para moverse a lo largo de una trayectoria de forma que la relación de compresión del pistón dentro del cilindro se puede aumentar o reducir.

10. Motor o bomba de yugo escocés (2010; 4010) de acuerdo con la reivindicación 9 en que la trayectoria es lineal.

11. Motor o bomba de yugo escocés (2010; 4010) de acuerdo con la reivindicación 9 en que la trayectoria es arqueada.

12. Motor o bomba de yugo escocés de acuerdo con la reivindicación 1 en que el medio de conexión incluye un medio de corredera regulable, incorporando el medio de conexión un medio de ariete hidráulico dentro del medio de conexión y estando adaptado para elevar o descender el medio de corredera regulable en relación con el cilindro y el medio de conexión.

13. Motor o bomba de yugo escocés de acuerdo con la reivindicación 1 en que el medio de conexión incluye un medio de corredera regulable, incorporando el medio de conexión un medio de ariete hidráulico dentro del medio de conexión y estando adaptado para variar el ángulo del medio de corredera regulable en relación con el cilindro para alterar la fase del movimiento del pistón en relación con el ángulo del cigüeñal.

14. Motor o bomba de yugo escocés de acuerdo con la reivindicación 1 que incluye medios para ajustar la distancia a lo largo del eje del pistón sobre la que puede desplazarse la corona del pistón.

15. Motor o bomba de yugo escocés de acuerdo con la reivindicación 1 en que la corona del pistón y el segundo medio guía son partes de un conjunto de pistón multipiezas que incluye medio de conexión intermedio que conecta la corona del pistón del conjunto de pistón multipiezas con el primer medio guía del conjunto de pistón multipiezas.

16. Motor o bomba de yugo escocés de acuerdo con la reivindicación 1 en que el eje del cilindro no es radial con respecto al eje principal.