Eje impulsor para una bomba de desplazamiento positivo.

Un eje impulsor (401) para accionar un rotor de una bomba de desplazamiento positivo,

en donde el eje impulsor(401) comprende:

un eje de rotación;

una pluralidad de superficies planas (412) dispuestas simétricamente en torno al eje de rotación y sustancialmenteparalelas al mismo;

una pluralidad de superficies cilíndricas (414) dispuestas en torno al eje de rotación y que se extienden entresuperficies planas adyacentes;

caracterizado porque una longitud de las superficies planas (412) en una dirección paralela al eje de rotación esmayor que una longitud de las superficies cilíndricas (414) en una dirección paralela al eje de rotación.

Eje impulsor para una bomba de desplazamiento positivo

Campo técnico

La invención se refiere a un eje impulsor para accionar un rotor de una bomba de desplazamiento positivo. Realizaciones de la invención son particularmente adecuadas para uso en bombas de paletas y bombas tipo "gerotor" (abreviatura del inglés "generated rotor", o rotor generado internamente) , en particular bombas para uso en un sistema de inyección de combustible.

Antecedentes de la invención Las bombas de desplazamiento positivo funcionan atrapando un volumen de fluido en una cavidad y forzando después a través de una salida el volumen de fluido atrapado. Las bombas rotativas constituyen una clase de bombas de desplazamiento positivo. En dichas bombas se utiliza la rotación de un elemento con respecto a otro para atrapar fluido en una cavidad definida y luego forzar al exterior de la estructura de la bomba el volumen atrapado.

Una bomba de paletas es un tipo de bomba de desplazamiento positivo rotativa. En una bomba de paletas se hace girar un rotor cilíndrico dentro de una carcasa cilíndrica. El rotor está montado sobre un eje ligeramente desplazado respecto al eje de la carcasa cilíndrica al fin de producir, en combinación con paletas dotadas de muelles, y montadas en rebajes del rotor, volúmenes en los cuales se atrapa fluido y después se le fuerza a salir de la bomba. En la Figura 1 se muestra un ejemplo de una bomba de paletas, que se discute con detalle en lo que sigue.

Otros tipos de bomba de desplazamiento positivo rotativa utilizan también un rotor central que gira con respecto a una parte exterior, pero utilizan otros enfoques para definir volúmenes. Un ejemplo de tales bombas lo constituyen las del tipo "gerotor", que utilizan un rotor interior dentado (típicamente trocoidal) con N dientes, y un rotor exterior dentado (típicamente un círculo con arcos circulares intersecantes) con N+1 dientes. Por lo general, en un gerotor giran los dos rotores.

Por regla general, en cualquiera de los tipos de bombas de desplazamiento positivo rotativas el rotor central será accionado por ir montado sobre un eje impulsor, tal como el descrito en el documento DE 1 403 301, del que se considera que representa el documento de la técnica anterior más cercano. Para lograr un diseño robusto, este rotor típicamente no está fijo al eje impulsor, sino que está montado de manera que puede articularse en cierta medida, y el eje impulsor acciona el rotor por torsión. Las Figuras 2A y 2B, así como 3A y 3B, muestran dos diferentes enfoques de la técnica anterior para proporcionar un accionamiento de torsión a un rotor, que permite articulación. En la disposición de la Figura 2A y la Figura 2B se utiliza un acoplamiento estriado -la Figura 2A muestra el eje impulsor 201 y la Figura 2B muestra el rotor 202 para tal acoplamiento. En la disposición de la Figura 3A y la de la Figura 3B se utiliza un acoplamiento con dos partes planas y dos partes de sección cilíndrica -la Figura 3A muestra el eje impulsor 301 y la Figura 3B muestra el rotor 302 para tal acoplamiento. Este tipo de acoplamiento es denominado de diversas maneras, por ejemplo accionamiento de doble D, accionamiento DD, accionamiento aplastado ("tang" en inglés) o accionamiento de doble plano. En lo que sigue se utilizará en general la expresión "accionamiento de doble plano" para describir accionamientos de este tipo.

Aunque es deseable proporcionar cierto grado de articulación al accionamiento para hacer que dicho accionamiento sea más capaz de tolerar fallos catastróficos, los diseños actuales conducen a un desgaste excesivo resultante del movimiento relativo entre el eje impulsor y el rotor. Sería deseable reducir el desgaste de material y al mismo tiempo mantener una articulación satisfactoria.

Compendio de la invención De acuerdo con la presente invención se proporciona un eje impulsor para accionar un rotor de una bomba de desplazamiento positivo, en donde el eje impulsor comprende: un eje de rotación; una pluralidad de superficies planas dispuestas simétricamente en torno al eje de rotación y sustancialmente paralelas al mismo; una pluralidad de superficies cilíndricas dispuestas en torno al eje de rotación y que se extienden entre adyacentes de las superficies planas; en donde una longitud de las superficies planas en una dirección paralela al eje de rotación es mayor que una longitud de las superficies cilíndricas en una dirección paralela al eje de rotación.

Esta disposición es ventajosa, ya que permite reducir la holgura entre el eje impulsor y el rotor sin pérdida de articulación, lo que conduce a un menor deslizamiento entre el eje impulsor y el rotor y por lo tanto a un menor desgaste de material.

Esta disposición es particularmente eficaz cuando se aplica a un accionamiento de doble plano, en el cual hay dos superficies planas y dos superficies cilíndricas, en donde las dos superficies planas son sustancialmente paralelas entre sí. Se conservan las ventajas de un accionamiento de doble plano en comparación con un accionamiento estriado en la consecución de un esfuerzo de contacto reducido, al tiempo que se proporciona una duración mejorada de la pieza en comparación con un accionamiento de doble plano convencional.

Ventajosamente, la relación entre las longitudes de las superficies planas y las longitudes de las superficies cilíndricas se sitúa entre 3 y 4, preferiblemente entre 3, 4 y 3, 8.

También es ventajoso que la relación entre las dimensiones de las superficies planas y las superficies cilíndricas en una dirección ortogonal al eje central se sitúe entre 0, 65 y 0, 85. Esto proporciona una superficie mayor sobre la cual se suministra impulso al rotor, permitiendo que el accionamiento sea más eficaz.

En un aspecto adicional, la invención proporciona un sistema de accionamiento para una bomba de desplazamiento positivo, que comprende un eje impulsor tal como se ha descrito más arriba y un rotor, en donde el rotor tiene superficies planas internas para transferir impulso desde las superficies planas del eje impulsor y superficies cilíndricas internas complementarias a la superficies cilíndricas del eje impulsor.

Ventajosamente, una relación de holgura con respecto a longitud de las superficies cilíndricas es sustancialmente igual a la relación de la holgura con respecto a la longitud de las superficies planas. Aunque esta relación típicamente no será exactamente igual -la holgura puede no ser una función lineal de la longitud, ya que en la práctica puede verse afectada en cierta medida por otras dimensiones tales como el diámetro y por cualesquiera otros requisitos funcionales exigidos al sistema (por ejemplo, en realizaciones en las cuales el eje es una parte de un sistema de bomba de alta presión) .

En un aspecto adicional, la invención proporciona una bomba de desplazamiento positivo que comprende un sistema de accionamiento descrito más arriba. La bomba de desplazamiento positivo puede ser una bomba de paletas. En un aspecto adicional, la invención proporciona un sistema de inyector de combustible que comprende una bomba de desplazamiento positivo tal como se ha descrito más arriba para proporcionar combustible a una bomba de alta presión del sistema de inyector de combustible.

Breve descripción de los dibujos Ahora se describirá la invención, sólo a modo de ejemplo, con referencia a los siguientes dibujos en los cuales:

la Figura 1 muestra una bomba de paletas ilustrativa para uso en un sistema de inyección de combustible, en donde la bomba es de un tipo en el cual se pueden emplear realizaciones de la invención;

las Figuras 2A y 2B muestran un eje impulsor y rotor estriados de la técnica anterior para uso en una bomba de desplazamiento positivo;

las Figuras 3A y 3B muestran un eje impulsor y rotor de doble plano de la técnica anterior para uso en una bomba de desplazamiento positivo;

la Figura 4 muestra un eje impulsor de acuerdo con una realización de la invención adecuado para uso con el rotor de la Figura 3B; y

las Figuras 5A a 5D muestran vistas adicionales del eje impulsor de la Figura 4.

Descripción detallada de realizaciones preferidas La Figura 1 muestra un ejemplo de un diseño de bomba de paletas convencional para uso en un sistema de inyección de combustible -se pueden utilizar realizaciones de la presente invención para mejorar este diseño convencional. A continuación se describirá este diseño de bomba de paletas convencional para mostrar un diseño general de bomba y los elementos de un inyector de combustible, que pueden incorporar mejoras tal como se describe más adelante y por lo tanto poner en práctica realizaciones de la invención.

La bomba 10 de paletas comprende... [Seguir leyendo]

1. Un eje impulsor (401) para accionar un rotor de una bomba de desplazamiento positivo, en donde el eje impulsor

(401) comprende:

un eje de rotación;

una pluralidad de superficies planas (412) dispuestas simétricamente en torno al eje de rotación y sustancialmente paralelas al mismo;

una pluralidad de superficies cilíndricas (414) dispuestas en torno al eje de rotación y que se extienden entre superficies planas adyacentes;

caracterizado porque una longitud de las superficies planas (412) en una dirección paralela al eje de rotación es mayor que una longitud de las superficies cilíndricas (414) en una dirección paralela al eje de rotación.

2. Un eje impulsor según la reivindicación 1, en donde hay dos superficies planas y dos superficies cilíndricas, en donde las dos superficies planas son sustancialmente paralelas entre sí.

3. Un eje impulsor según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la relación entre las longitudes de las superficies planas y las longitudes de las superficies cilíndricas se sitúa entre 3 y 4.

4. Un eje impulsor según la reivindicación 3, en donde la relación entre las longitudes de las superficies planas y las longitudes de las superficies cilíndricas se sitúa entre 3, 4 y 3, 8.

5. Un eje impulsor según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la relación entre las dimensiones de las superficies planas y las superficies cilíndricas en una dirección ortogonal al eje central se sitúa entre 0, 65 y 0, 85.

6. Un sistema de accionamiento para una bomba de desplazamiento positivo, que comprende un eje impulsor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 y un rotor, en donde el rotor tiene superficies planas internas para transferir impulso desde las superficies planas del eje impulsor y superficies cilíndricas internas complementarias a las superficies cilíndricas del eje impulsor.

7. Un sistema de accionamiento según la reivindicación 6, en donde una relación de holgura con respecto a la longitud de las superficies cilíndricas es sustancialmente igual a la relación de la holgura con respecto a la longitud de las superficies planas.

8. Una bomba de desplazamiento positivo que comprende el sistema de accionamiento según la reivindicación 6 o la reivindicación 7.

9. Una bomba de desplazamiento positivo según la reivindicación 8, en donde la bomba de desplazamiento positivo es una bomba de paletas.

10. Un sistema de inyector de combustible que comprende una bomba de desplazamiento positivo según la reivindicación 8 o la reivindicación 9 para proporcionar combustible a una bomba de alta presión del sistema de inyector de combustible.