Combinación de una cámara y un pistón.

Combinación de cámara y pistón que comprende una cámara alargada (70) que está delimitada por una paredinterior (71,

73, 75) de la cámara y comprende un medio de pistón (76, 76', 163) en dicha cámara,comprendiendo el medio de pistón un medio de estanqueidad para ser relativamente móvil con estanqueidadcon respecto a dicha cámara al menos entre las posiciones longitudinales primera y segunda de dicha cámara,teniendo dicha cámara secciones transversales de distintas áreas de la sección transversal en las posicioneslongitudinales primera y segunda de dicha cámara y áreas de la sección transversal que se diferencian al menosde forma sustancialmente continua en posiciones longitudinales intermedias entre las posiciones longitudinalesprimera y segunda de la misma, siendo el área de la sección transversal en la primera posición longitudinalmayor que el área de la sección transversal en la segunda posición longitudinal, estando dicho medio de pistóndiseñado para adaptarse y adaptar a dicho medio de estanqueidad a dichas distintas áreas de la seccióntransversal de dicha cámara durante los movimientos relativos de dicho medio de pistón desde la primeraposición longitudinal y pasando por dichas posiciones longitudinales intermedias hasta la segunda posiciónlongitudinal de dicha cámara, caracterizada por el hecho de que las secciones transversales de las distintasáreas de la sección transversal tienen distintas formas en sección transversal, siendo el cambio de la forma de lasección transversal de la cámara (162) continuo entre las posiciones longitudinales primera y segunda de lacámara (162), en donde el medio de pistón (163) está además diseñado para adaptarse y adaptar al medio deestanqueidad a las distintas formas de la sección transversal, en donde una primera longitud circunferencial dela forma de la sección transversal de la cámara (162) en la primera posición longitudinal de la misma es de un 80a un 120% de una segunda longitud circunferencial de la forma de la sección transversal de la cámara (162) enla segunda posición longitudinal de la misma

Combinación de una cámara y un pistón.

Campo técnico [0001] Esta invención se refiere a un dispositivo que comprende una combinación de una cámara y un pistón colocado en la cámara, pudiéndose mover dicha cámara y dicho pistón relativamente uno respecto al otro en una dirección de movimiento predeterminada entre una primera y una segunda posición. Dichas combinaciones se pueden usar en cualquier dispositivo en el que es necesaria una combinación de una cámara y un pistón. Ejemplos de estos dispositivos son cualquier tipo de bombas de pistón, específicamente bombas de pistón de accionamiento manual, accionadores, amortiguadores, motores, etc.

Antecedentes de la invención [0002] Un problema de las bombas de pistón de accionamiento manual existentes es que los brazos o las piernas del usuario de la bomba se cargan directamente. La fuerza que hay que aplicar para accionar la bomba aumenta en cada carrera, si se va a aumentar la presión de un medio gaseoso y/o líquido dentro de un cuerpo cerrado, por ejemplo, un neumático. La fuerza sigue siendo la misma si el medio es un líquido no comprimible como, por ejemplo, agua en las bombas de agua. Esto confunde al usuario. En el procedimiento de diseño, la magnitud de estas fuerzas con frecuencia se decide como un equilibrio entre el peso esperado y la potencia inicial de los brazos o piernas del usuario y el tiempo que se tarda en bombear el cuerpo. El diámetro del pistón define el nivel de fuerza que se va a aplicar para accionar la bomba. El tiempo de bombeo también está definido por la longitud del cilindro de la bomba. Esto limita el uso de la bomba a personas de una altura determinada. Las bombas de coches y bicicletas son ejemplos claros. Especialmente, las bombas de alta presión son óptimas para usuarios varones (punto de partida del diseño: 75 kg de peso, 1, 75 m de estatura) a pesar del hecho de que mujeres y adolescentes forman el mayor grupo de usuarios de bicicletas de carreras.

Cuando hay que obtener presiones que oscilan entre 4 y 13 bares usando la misma bomba, por ejemplo, una bomba de bicicleta de alta presión, la combinación de poco tiempo de bombeo para neumáticos de gran volumen y baja presión y fuerzas bajas para neumáticos de poco volumen y alta presión resulta un problema, si la bomba es una bomba (de suelo) accionada manualmente. Si hay que bombear un neumático de poca presión con un volumen relativamente grande con una bomba de alta presión, se tarda más tiempo del necesario y el usuario no percibe ninguna fuerza de reacción, lo que confunde al usuario. Con frecuencia resulta difícil obtener la presión de neumático correcta de un neumático de alta presión con, por ejemplo, una bomba de suelo de alta presión, porque con frecuencia sólo es necesaria una parte de una última carrera de la bomba, casi nunca al final de la carrera. Por lo tanto, resulta difícil controlar el movimiento y la detención del pistón debido a una fuerza de accionamiento demasiado elevada. A principios de los 80 se introdujeron nuevos tipos de bicicletas y neumáticos. Estas nuevas bicicletas se usan mucho como medio de trans- porte. Por lo tanto, en el material publicado de patentes se han observado bombas de pistón universales. Estas bombas pueden bombear tanto neumáticos de baja presión como de alta presión con una cantidad de fuerza y en un tiempo razonables. Esto se consigue mediante la aplicación simultánea de varios pistones y cilindros coaxiales/paralelos que se pueden conectar y desconectar (por ejemplo, los documentos DE 19518242A1, DE 4439830A1, DE 4434508A1, PCT/SE96/00158) . Estas soluciones son caras y propensas a un mal funcionamiento debido al hecho de que las piezas clave se incorporan en las bombas varias veces.

Del material publicado anteriormente sobre bicicletas se conoce una bomba de bicicleta desuelo que extriormente tiene la forma de un simple cono truncado con un pistón móvil. Aparentemente, el objectivo es reducir la fuerza de accionamiento, dado que el cono está al revés. No parece existir una técnica anterior de pistones que se pueden mover en una cámara con diámetros diferentes y que cierre de manera adecuada y estanca. Esto no sorprende porque no es tan sencillo fabricar un pistón seguro de ese tipo, específicamente no con el estado de la técnica de ese momento, incluso cuando sólo existían neumáticos de gran volumen de baja presión. Una fuga no sería un gran problema para un producto de consumo de este tipo. Respecto a las bombas de alta presión actuales o respecto a las que se usan profesionalmente es decisivo que no existan fugas. Las exigencias respecto a la construcción del pistón para niveles de alta presión y/o niveles de baja y alta presión, que no producen fugas, son diferentes a las que únicamente tienen que ver con niveles inferiores de presión.

El documento US 5.503.188 se refiere a un retén de flujo de tuberías de construcción orgánica con una bolsa impermeable inflable. Este retén no se puede comparar con un pistón móvil. En una bomba, el medio que se va a comprimir y/o mover puede provocar continuamente una carga dinámica en el pistón, a la vez que la pared de la cámara de presurización de la bomba puede cambiar su sección transversal respecto al área y/o forma perpendicular a la dirección de movimiento del pistón entre un punto y otro, lo que produce problemas específicos de estanqueidad. Estos problemas de estanqueidad se solucionan con la presente invención.

Los documentos GB 2 023 715A y GB 2 070 731A, en los que se basa el preámbulo de la reivindicación, se refieren a bombas con un cilindro que tiene una ligera cuña interna debido a razones técnicas de fabricación, dado que los cilindros se moldean por fundido a presión. El objetivo de la cuña es que el cilindro se pueda sacar del molde. El pistón tiene un cierre estanco, que tiene dos anillos de estanqueidad separados respectivamente por un extremo de refuerzo sujetos por el pistón de manera que se pueden desplazar, para que siga siendo totalmente eficaz durante toda la carrera. Una cuña de 0, 15 mm sobre un diámetro de 50 a 100 mm no se puede comparar con las de la presente invención, dado que la reducción del área entre dos secciones transversales a lo largo del eje longitudinal de la cámara es tan pequeña (aproximadamente el 0, 5%) que prácticamente no afecta a la longitud circunferencial de las secciones transversales ni a la fuerza de accionamiento de la bomba durante la carrera, también debido a que la presión de la bomba es muy baja. Los pequeños anillos de estanqueidad del pistón, separados respectivamente por un borde de refuerzo, pueden fácilmente estrechar la pequeña cuña que se ha mencionado anteriormente. Los pistones que se muestran en la presente solicitud no se pueden comparar con los de la técnica anterior, dado que los presentes pistones están diseñados principalmente para reducir cambios en las áreas de sección transversal de una magnitud mucho mayor. Las cuñas que se ilustran en la presente invención están a escala (salvo que se indique lo contrario) y no están ampliadas, a efectos de ilustración, como ocurre en el documento GB 2 070 731A.

La EP 0 523 302 A2 da a conocer una bomba aspirante e impelente que comprende un pistón con taladro cónico y un alojamiento troncocónico de válvula que encaja en el taladro cónico cuando el pistón está en su posición más baja.

La WO 89/11038 da a conocer una bomba de pistón para fluidos multifásicos. La bomba comprende un pistón con un entrante cónico para acomodar un saliente en la culata del cilindro opuesta.

Objetivo de la invención [0009] El objetivo de la invención es el de aportar un dispositivo fiable y económico que comprenda una combinación de una cámara y un pistón, para el cual su diseño tiene que satisfacer exigencias específicas con respecto a la fuerza de accionamiento.

Estos dispositivos pueden ser específicamente bombas de pistón pero también dispositivos tales como accionadores, amortiguadores o motores, etc. Las bombas de pistón de accionamiento manual podrá usarlas cómodamente el grupo al que van dirigidas sin comprometer el tiempo de bombeo, mientras que los dispositivos que no son de accionamiento manual obtendrán una importante reducción de los costes de funcionamiento y de las inversiones, debido a una inferior fuerza de accionamiento. La invención persigue el objetivo de superar los problemas anteriormente mencionados.

En general, un nuevo diseño de una combinación de una cámara y un pistón para, por ejemplo, una bomba debe asegurar que la fuerza a aplicar para accionar la bomba durante toda la operación de bombeo sea lo suficientemente baja como para que le resulte cómoda al usuario, que la longitud de una carrera sea adecuada, especialmente... [Seguir leyendo]

1. Combinación de cámara y pistón que comprende una cámara alargada (70) que está delimitada por una pared interior (71, 73, 75) de la cámara y comprende un medio de pistón (76, 76’, 163) en dicha cámara, comprendiendo el medio de pistón un medio de estanqueidad para ser relativamente móvil con estanqueidad con respecto a dicha cámara al menos entre las posiciones longitudinales primera y segunda de dicha cámara, teniendo dicha cámara secciones transversales de distintas áreas de la sección transversal en las posiciones longitudinales primera y segunda de dicha cámara y áreas de la sección transversal que se diferencian al menos de forma sustancialmente continua en posiciones longitudinales intermedias entre las posiciones longitudinales primera y segunda de la misma, siendo el área de la sección transversal en la primera posición longitudinal mayor que el área de la sección transversal en la segunda posición longitudinal, estando dicho medio de pistón diseñado para adaptarse y adaptar a dicho medio de estanqueidad a dichas distintas áreas de la sección transversal de dicha cámara durante los movimientos relativos de dicho medio de pistón desde la primera posición longitudinal y pasando por dichas posiciones longitudinales intermedias hasta la segunda posición longitudinal de dicha cámara, caracterizada por el hecho de que las secciones transversales de las distintas áreas de la sección transversal tienen distintas formas en sección transversal, siendo el cambio de la forma de la sección transversal de la cámara (162) continuo entre las posiciones longitudinales primera y segunda de la cámara (162) , en donde el medio de pistón (163) está además diseñado para adaptarse y adaptar al medio de estanqueidad a las distintas formas de la sección transversal, en donde una primera longitud circunferencial de la forma de la sección transversal de la cámara (162) en la primera posición longitudinal de la misma es de un 80 a un 120% de una segunda longitud circunferencial de la forma de la sección transversal de la cámara (162) en la segunda posición longitudinal de la misma.

2. Combinación según la reivindicación 1, en donde la forma de la sección transversal de la cámara (162) en la primera posición longitudinal de la misma es al menos sustancialmente circular y en donde la forma de la sección transversal de la cámara (162) en la segunda posición longitudinal de la misma es alargada, tal como ovalada, teniendo una primera dimensión que es al menos 2, tal como al menos 3, y preferiblemente al menos 4 veces una dimensión a un ángulo con la primera dimensión.

3. Combinación según la reivindicación 1 o 2, en donde la forma de la sección transversal de la cámara (162) en la primera posición longitudinal de la misma es al menos sustancialmente circular y en donde la forma de la sección transversal de la cámara (162) en la segunda posición longitudinal de la misma comprende dos o más partes al menos sustancialmente alargadas, tales como partes con forma lobular.

4. Combinación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde una primera longitud circunferencial de la forma de la sección transversal del cilindro (162) en la primera posición longitudinal del mismo es de un 85 a un 115%, y preferiblemente de un 90 a un 110%, tal como de un 95 a un 105%, y preferiblemente de un 98 a un 102% de una segunda longitud circunferencial de la forma de la sección transversal de la cámara (162) en la segunda posición longitudinal de la misma.

5. Combinación según la reivindicación 4, en donde las longitudes circunferenciales primera y segunda son al menos sustancialmente idénticas.

6. Combinación según cualquier reivindicación precedente, en donde el área de la sección transversal de dicha cámara en la segunda posición longitudinal de la misma es de un 95% o menos del área de la sección transversal de dicha cámara (162) en la primera posición longitudinal de la misma.

7. Combinación según la reivindicación 6, en donde el área de la sección transversal de dicha cámara (162) en la segunda posición longitudinal de la misma es de entre un 95% y un 15% del área de la sección transversal de dicha cámara (162) en la primera posición longitudinal de la misma.

8. Combinación según la reivindicación 6, en donde el área de la sección transversal de dicha cámara (162) en la segunda posición longitudinal de la misma es de entre un 95% y un 70% del área de la sección transversal de dicha cámara (162) en la primera posición longitudinal de la misma.

9. Combinación según la reivindicación 6, en donde el área de la sección transversal de dicha cámara (162) en la segunda posición longitudinal de la misma es de aproximadamente un 50% del área de la sección transversal de dicha cámara (162) en la primera posición longitudinal de la misma.

10. Bomba para bombear un fluido, comprendiendo la bomba: una combinación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes y medios para engranar el medio de pistón (76, 163) desde una posición en el exterior de la cámara (162) , una entrada de fluido que está conectada a la cámara y comprende un medio de válvula, y una salida de fluido conectada a la cámara (162) .

11. Bomba según la reivindicación 10, en donde los medios de engranaje tienen una posición exterior en la que el medio de pistón (76, 163) está en la primera posición longitudinal de la cámara, y una posición interior en la que el medio de pistón (76, 163) está en la segunda posición longitudinal de la cámara (162) .

12. Bomba según la reivindicación 10, en donde los medios de engranaje tienen una posición exterior en la que el medio de pistón (76, 163) está en la segunda posición longitudinal de la cámara, y una posición interior en la que el medio de pistón (76, 163) está en la primera posición longitudinal de la cámara (162) .

13. Amortiguador que comprende: una combinación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, medios para engranar el medio de pistón (76, 163) desde una posición en el exterior de la cámara, en donde los medios de engranaje tienen una posición exterior en la que el medio de pistón está en la primera posición longitudinal de la cámara (162) , y una posición interior en la que el medio de pistón está en la segunda posición longitudinal.

14. Amortiguador según la reivindicación 13, que comprende además una entrada de fluido que está conectada a la cámara (162) y comprende un medio de válvula.

15. Amortiguador según la reivindicación 13 o 14, que comprende además una salida de fluido que está conectada a la cámara (162) y comprende un medio de válvula.

16. Amortiguador según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en donde la cámara (162) y el medio de pistón (76, 163) forman una cavidad al menos sustancialmente estanca que comprende un fluido, siendo el fluido comprimido cuando el medio de pistón se mueve para pasar de la primera posición longitudinal a la segunda posición longitudinal de la cámara (162) .

17. Amortiguador según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, que comprende además medios para desviar el medio de pistón hacia la primera posición longitudinal de la cámara.

18. Accionador que comprende: una combinación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, medios para engranar el medio de pistón desde una posición en el exterior de la cámara (162) , medios para introducir fluido en la cámara (162) a fin de desplazar el medio de pistón (76, 163) entre las posiciones longitudinales primera y segunda de la cámara.

19. Accionador según la reivindicación 18, que comprende además una entrada de fluido que está conectada a la cámara (162) y comprende un medio de válvula.

20. Accionador según la reivindicación 18 o 19, que comprende además una salida de fluido que está conectada a la cámara y comprende un medio de válvula.

21. Accionador según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, que comprende además unos medios para desviar el medio de pistón (76, 163) hacia la primera o segunda posición longitudinal de la cámara.

22. Accionador según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, en el que los medios de introducción comprenden unos medios para introducir fluido a presión dentro de la cámara (162) .

23. Accionador según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, en el que los medios de introducción están adaptados para introducir un fluido combustible, tal como gasolina o gasóleo, en la cámara (162) , y en el que el actuador comprende además medios para quemar el fluido combustible.

24. Accionador según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, que comprende además una manivela adaptada para transformar la traslación del medio de pistón en un giro de la manivela.