Máquina de pistón rotativo autoalineable.

Una máquina de pistón rotativo que comprende un cilindro (13) provisto de dos extremos para formar un estator,

aberturas de entrada (27) y la salida (28) dispuestas en el estator, y un pistón que comprende un rotor (1) montadoexcéntricamente dentro del estator y al menos una aleta (11) conectada al rotor y en comunicación con el cilindropara formar una cámara de expansión y contracción (29) a medida que el pistón gira, estando la o cada aletaconectado al rotor por una bisagra (37), estando el pistón provisto de medios de estanqueidad (6) suficientes pararestringir el movimiento del material gaseoso/fluido entre cámaras durante el funcionamiento; que se caracterizaporque el medio de estanqueidad comprende una junta situada adyacente a cada bisagra de aleta de tal manera quecada revolución del pistón montado excéntricamente hace que cada junta entre en contacto con una pared interiorde cilindro del cilindro de manera suficiente para evitar el escape de material gaseoso/fluido desplazado más allá dela bisagra de aleta.

Máquina de pistón rotativo autoalineable La presente invención se refiere a una máquina de pistón rotativo del tipo de aleta articulada, tal como se define en el preámbulo de la reivindicación 1, y, en particular, una máquina cuyo funcionamiento causa la alineación de las partes constitutivas para simplificar la producción y dar cabida a las discrepancias de fabricación. Tal máquina se conoce por ejemplo a partir de cualquiera de los documentos US-A-4106472 o GB-A-2292186.

Como se hacen esfuerzos para preservar el agua, cada vez es más ventajoso transportar las aguas residuales por medios neumáticos. Esto es particularmente aplicable a los retretes donde se pueden lograr las grandes reducciones en el uso del agua mediante el uso de aire comprimido para limpiar en lugar de agua. Estos sistemas generalmente requieren grandes volúmenes de aire para funcionar, pero las altas cargas iniciales creadas por las aguas residuales estacionarias hacen que los compresores centrífugos sean inadecuados debido a sus características inherentes de estancamiento. Por el contrario, los compresores de pistón rotativo pueden proporcionar altos volúmenes de aire desplazado positivamente para superar las altas cargas iniciales, pero las máquinas de pistón rotativo conocidas requieren un mecanizado y montaje precisos durante la fabricación para lograr las estrechas tolerancias dimensionales entre las partes constitutivas que es necesario para evitar fallos de funcionamiento a través de pérdidas internas y incautaciones. Este procedimiento de fabricación intensiva no es económicamente viable para aplicaciones ligeras y de bajo costo, tales como retretes y sistemas de drenaje de edificio.

Un objeto de la presente invención es obviar o mitigar estas dificultades de fabricación, proporcionando una máquina de pistón rotativo que puede ser fácilmente producido a través del procedimiento de moldeo por inyección de plástico, tiene un procedimiento de montaje sencillo de las partes constitutivas, y se ajustará automáticamente durante el funcionamiento para cabida a una amplia gama de inconsistencias de fabricación y la distorsión de componentes para evitar las pérdidas internas e incautaciones.

Según la presente invención, se proporciona una máquina de pistón rotativo como se define en la reivindicación 1.

La presente invención puede comprender una máquina de pistón rotativo adecuado para aplicaciones ligeras cuyas partes constitutivas pueden ser producidas de forma rentable a través del procedimiento de moldeo por inyección de plástico. Es ventajoso que dichos componentes a posean secciones de pared uniformes relativamente delgadas para evitar la contracción de polímero durante la fabricación, y para minimizar los costes de material. También es ventajoso que los componentes estén libres de entalladuras, lo cual puede inhibir la separación de molde y retirada de piezas.

La construcción de los componentes de la presente invención se realiza preferiblemente por secciones de pared delgadas cuyo eje fuerza está reforzado por secciones de nervadura de pared delgada dispuestas entre las secciones de pared de tal manera que las tensiones operativas se distribuyen, al menos parcialmente, a lo largo de todo componente. La orientación de las secciones de pared y de nervadura puede ser tal que la fabricación por el procedimiento de moldeo de plástico no se ve perjudicado. La ventaja de esta disposición es que los componentes de polímero reforzados con nervaduras exhiben cualidades deformables controladas que mejoran el funcionamiento con éxito de la presente invención. Procedimientos alternativos y materiales de construcción de las partes constitutivas se pueden emplear, incluyendo, extrusión, fundición, moldeo por vacío, mecanizado, moldeo por

soplado, moldeo por compresión, corte, soldadura o similar en plástico, metal, cerámica, vidrio, materiales compuestos o similares.

La máquina de pistón rotativo es preferiblemente una en la que los dos extremos del cilindro son caperuzas de extremo.

La dicha al menos una aleta está conectada de manera giratoria al rotor.

En una realización preferida de la presente invención, el rotor está provisto de cuatro aletas dispuestas alrededor de su periferia. Esta disposición tiene la ventaja de permitir que el rotor posea un perfil de sección cuadrada de 55 geometría equilátera para ayudar al desmoldeo durante la fabricación. Preferiblemente, las cuatro aletas están igualmente dispuestas alrededor de la periferia del rotor. Cada aleta puede tener una cara exterior curvada para maximizar el desplazamiento contra la pared de cilindro, teniendo la cara exterior curvada un radio mayor que el orificio de cilindro de manera que se evita el contacto concéntrico con la pared del cilindro durante el funcionamiento, permitiendo de este modo que el borde de ataque de la aleta proporcione una junta deslizante continua. Se pueden emplear diferentes cantidades de aletas y perfiles alternativos y el espaciamiento de los componentes.

Los medios para conectar de manera giratoria cada aleta al rotor comprenden una bisagra. Medios adicionales para proporcionar la bisagra de pistón pueden incluir una bisagra convencional de unión a tope, collares previstos en el rotor y aletas conectadas con un pasador de bisagra cautivo, enchufe de "ajuste a presión" y medios de 65 acoplamiento o, cuando el rotor y las aletas se fabrican en plástico, una "bisagra viva”', donde la construcción de la pieza incluye un elemento de flexión posicionado en el punto de articulación requerido. Otros medios pueden comprender variaciones intercaladas de lo anterior, ya sea en el rotor o la aleta.

La máquina de pistón rotativo puede ser una en la que el rotor tiene cuatro bisagras, en la que las cuatro bisagras están igualmente espaciadas, en la que el rotor incluye nervaduras de refuerzo perpendiculares, y en la que no hay 5 entalladuras bajo las bisagras o las nervaduras de refuerzo perpendiculares.

Se pueden proporcionar medios para localizar cada aleta en el rotor de tal manera que cuando el pistón está en reposo y la presión no se aplica a la aleta para formar la bisagra, la aleta permanece en una posición para enganchar correctamente el rotor al producir el movimiento subsiguiente del pistón. Tales medios pueden comprender tomas dispuestas en las caras de extremo de rotor de un perfil adecuado para alojar los extremos de la sección de acoplamiento de las aletas. Se pueden proporcionar medios adicionales para restringir el movimiento longitudinal de la aleta sobre el rotor de manera suficiente para impedir el contacto entre las caras extremas de aleta y las caperuzas de extremo de cilindro. Tales medios de acoplamiento cautivo pueden comprender una disposición, con lo cual la aleta puede deslizarse en las tomas de rotor en su ángulo máximo de apertura articulada, y el

consiguiente cierre de la aleta sobre el rotor actúa para acoplar los medios para restringir el movimiento longitudinal. Tal disposición tiene la ventaja de que una vez que el pistón está montado en el estator, su proximidad al cilindro no permite que las aletas alcancen el máximo ángulo de articulación necesario para desacoplar los medios para restringir el movimiento longitudinal de la aleta, manteniendo de este modo cautiva la aleta. Medios adicionales para asegurar la aleta en posición pueden incluir una patilla y un casquillo, una clavija y un orificio, un gancho y una armella, o variaciones intercaladas de los mismos tanto en la aleta como el rotor.

El pistón está provisto con medios de estanqueidad suficientes para restringir el movimiento del aire entre las cámaras durante el funcionamiento. El medio de estanqueidad comprende una junta situada adyacente a cada bisagra de aleta de tal manera que cada revolución del pistón montado de manera excéntrica hace que cada junta entre en contacto con la pared del cilindro de manera suficiente para evitar el escape de aire desplazado sobre la bisagra de aleta. Los medios de estanqueidad se proporcionan sobre el pistón. Los medios de estanqueidad pueden comprender un miembro flexible de tal manera que como labio de acoplamiento entra en contacto con la pared de cilindro, se curva para formar una junta de labio resistente a la dirección de presurización. Medios de estanqueidad alternativos pueden comprender juntas rígidas. Tales juntas rígidas pueden estar provistos de medios para unir de manera giratoria los mismos al pistón. Tales juntas rígidas pueden alternativamente estar provistas de medios para deslizarse en el interior del pistón al entrar en contacto con la pared de cilindro con lo cual el contacto continuo con la pared de cilindro de manera suficiente para mantener un estanqueidad efectiva puede comprender... [Seguir leyendo]

1. Una máquina de pistón rotativo que comprende un cilindro (13) provisto de dos extremos para formar un estator, aberturas de entrada (27) y la salida (28) dispuestas en el estator, y un pistón que comprende un rotor (1) montado excéntricamente dentro del estator y al menos una aleta (11) conectada al rotor y en comunicación con el cilindro para formar una cámara de expansión y contracción (29) a medida que el pistón gira, estando la o cada aleta conectado al rotor por una bisagra (37) , estando el pistón provisto de medios de estanqueidad (6) suficientes para restringir el movimiento del material gaseoso/fluido entre cámaras durante el funcionamiento; que se caracteriza porque el medio de estanqueidad comprende una junta situada adyacente a cada bisagra de aleta de tal manera que cada revolución del pistón montado excéntricamente hace que cada junta entre en contacto con una pared interior de cilindro del cilindro de manera suficiente para evitar el escape de material gaseoso/fluido desplazado más allá de la bisagra de aleta.

2. Una máquina de pistón rotativo según la reivindicación 1 en la que el medio de estanqueidad (6) comprende un miembro flexible con un labio de acoplamiento que entra en contacto con la pared de cilindro y se dobla para formar una junta de labio resistente a la dirección de presurización.

3. Una máquina de pistón rotativo según la reivindicación 2 en la que el medio de estanqueidad está dispuesto sobre el pistón en una posición en la que está dispuesto para entrar en contacto con la pared de cilindro (13) a medida que la cámara se acerca a la posición de punto muerto inferior para crear una barrera hermética para resistir la transición de aire entre las cámaras (29) .

4. Una máquina de pistón rotativo según la reivindicación 1 en la que el medio de estanqueidad es una junta rígida.

5. Una máquina de pistón rotativo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios de estanqueidad (6) están provistos en la aleta.

6. Una máquina de pistón rotativo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en la que el medio de estanqueidad (6) está provisto en el rotor o incorporado a la bisagra.

7. Una máquina de pistón rotativo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la aleta (11) tiene una configuración que proporciona una rigidez significativa perpendicular a su línea de contacto con el rotor (1) , pero deformabilidad axial y torsional para permitir que la presión interna generada durante el desplazamiento obligue a la aleta a ponerse en alineación colineal simultánea con el rotor y el cilindro (13) de tal manera que se reconcilien las

incompatibilidades en las partes constitutivas.

8. Una máquina de pistón rotativo según la reivindicación 7 en la que cada una de las aletas (11) tiene una cara exterior curvada (12) para maximizar el desplazamiento contra la pared de cilindro, teniendo la cara exterior curvada un radio mayor que el orificio del cilindro para evitar el contacto concéntrico con la pared del cilindro durante el funcionamiento, permitiendo de este modo que el borde de ataque de la aleta proporcione una junta continua.

9. Una máquina de pistón rotativo según la reivindicación 8, en la que cada aleta incluye una serie de nervaduras perpendiculares (19) que atraviesan una superficie interior de la aleta para evitar que la cara curvada se enderece durante el funcionamiento.

10. Una máquina de pistón giratorio según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la bisagra (37) se crea por la operación de la máquina; proporcionando la presión creada durante el desplazamiento una fuerza suficiente para hacer tope con porciones de acoplamiento de la aleta (11) y el rotor (1) , después de lo cual la aleta, que es deformable, asume el mismo perfil longitudinal que el rotor para formar una junta hermética; ajustándose la aleta continuamente durante el funcionamiento para alinearse con desviaciones operativas en la geometría del rotor.

11. Una máquina de pistón giratorio según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el rotor (1) tiene cuatro dichas bisagras (37) , en la que las cuatro bisagras están igualmente espaciadas, en la que el rotor incluye nervaduras de refuerzo perpendiculares (7) , y en las que no hay entalladuras bajo las bisagras o las nervaduras de

refuerzo perpendiculares.

12. Una máquina de pistón rotativo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye medios de restricción de movimiento (9, 22) para restringir el movimiento longitudinal de la o cada aleta en el rotor de manera suficiente para impedir el contacto entre las interfases de las aletas (11) y los extremos del cilindro (13) .

13. Una máquina de pistón rotativo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que una o más de las partes constitutivas (1, 11, 13) de la máquina de pistón rotativo están fabricadas en material plástico moldeado por inyección; comprendiendo el rotor (1) preferiblemente material plástico moldeado sobre un eje metálico; siendo preferiblemente el cilindro (13) cónico y moldeado por inyección.

14. Un retrete que incluye una máquina de pistón rotativo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

en el que el aire desplazado o el vacío generado durante el funcionamiento de la máquina de pistón rotativo es utilizado para accionar el retrete.

15. Un sistema de drenaje que incluye una máquina de pistón rotativo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 13, en el que el aire desplazado o el vacío generado durante el funcionamiento de la máquina de pistón rotativo es utilizado para ayudar a transportar agua a través del sistema de drenaje.