PT1616079E - Máquina de pistões rotativos - Google Patents

Description

Descrição Máquina de pistões rotativos A presente invenção refere-se a uma máquina de pistões rotativos com as caracteristicas da reivindicação 1. Uma máquina de pistões rotativos deste tipo é conhecida, por exemplo, na patente DE - A - 11219 32.

Existem já algumas construções nas quais os pistões realizam um movimento de rotação simples. Os pistões encontram-se aqui de forma excêntrica numa camisa cilíndrica e equipados com vedantes retrácteis que se adaptam às várias alterações entre o pistão e a camisa cilíndrica e ao mesmo tempo delimitam o espaço de trabalho que está sempre a mudar entre os pistões e a camisa cilíndrica. No entanto, uma disposição deste tipo não permite grandes pressões, como seja de temperatura, e como consequência esta é utilizada apenas como ventilador. As outras construções conhecidas realizam um movimento de rotação composto, ou seja, um movimento circular. Aqui gira para fora - em particular com a ajuda de engrenagens - um círculo maior (por exemplo, uma roda circular central de dentes internos) num círculo mais pequeno e amovível (por exemplo, uma roda circular central de dentes externos) . As proporções dos diâmetros de ambos os círculos determinam o número de vértices do pistão, descrevendo estes, uma curva correspondente, assim como o número de espaços de trabalho definidos através dos pistões. Quando esta proporção é de 2:1, o pistão tem dois vértices e delimita dois espaços de trabalho, quando é de 3:2, o pistão tem três vértices e 1/10 delimita três espaços de trabalho, etc. A desvantagem desta disposição consiste no facto de que, quando existem mais de dois vértices no pistão, a curvatura superior apresenta uma forma muito desfavorável para a câmara de combustão e para além disso, a proporção entre os volumes mais pequenos e os maiores dos espaços de trabalho fica principalmente limitada. Uma disposição com dois vértices pode no entanto proporcionar uma câmara de combustão favorável e uma proporção melhor entre os espaços de trabalho maiores e os mais pequenos, existe no entanto - também de acordo com o principio - uma proporção desfavorável da área do pistão, carregada através da pressão do trabalho, para um máximo critico do diâmetro do eixo, onde o pistão se encontra. Deste modo, uma disposição deste tipo não é adequada a motores, mas sim apenas a ventiladores ou bombas e compressores com pouca pressão de trabalho. Há ainda um outro tipo de movimento do pistão com dois vértices em que ambos os vértices perfazem uma curva. Desse modo, o pistão gira ao mesmo tempo que dois eixos rotativos e altera-se na direção perpendicular relativamente a ambos os eixos rotativos. Com este tipo de construção, o pistão fica colocado em duas hastes paralelas, moviveis perpendicularmente ao seu eixo de rotação, em que as direções dos movimentos feitos pelo pistão ficam contrárias ao único eixo colocado perpendicularmente. Uma haste daquele serve de eixo de apoio, em que os outros servem de eixo guia, e em que ambos os eixos só podem ser colocados numa parede lateral. Para se poder colocar os dois eixos nas duas paredes laterais, uma das paredes é oca, de acordo com uma realização da presente invenção, como uma bucha, através da qual passam os dois eixos. Segundo outras construções conhecidas, o eixo guia pode ser substituído 2/10 por um ou vários pivôs que se projectam da parede lateral, e no qual o pistão desliza ou gira. Também o eixo de apoio, no qual o pistão está colocado de forma giratória, pode ser substituído por outras construções através de um eixo com uma manivela, na qual o pistão rotativo é colocado e em que o eixo guia, tal como foi referido, é substituído por uma manivela. Também todas estas realizações das construções do tipo concóide têm desvantagens conjuntas, acima de todas, a capacidade defeituosa do eixo de apoio e a orientação imprecisa e sujeita ao desgaste do pistão, razão pela qual estas construções não chegaram a ser executadas, ficando-se só pela fase da ideia, embora sejam conhecidas praticamente desde o início do século 20. A Patente DE 1121932 descreve uma máquina de pistões rotativos com um pistão que possui dois vértices, numa câmara cilíndrica à volta de dois eixos rotativos iguais paralelos rotativos perpendiculares a estes eixos paralelos. 0 movimento de impulso segundo a Patente DE 112 1932 diz respeito a um movimento indesejável do pistão em relação ao eixo de rotação, o que segue o princípio do movimento de concóide dos pistões, tal como se descreve acima. Não se trata de um movimento recíproco, ou seja aproximação e afastamento de ambos os eixos rotativos paralelos. A quantidade dos meios de trabalho, assim como o momento de rotação não podem ser infinitos nem alterados pelo funcionamento da máquina.

As desvantagens do actual estado da arte são ultrapassadas com uma máquina de pistões rotativos com as características da reivindicação 1. 3/10

Uma outra característica da presente invenção é o facto de o anel guia se apresentar movivel na parede da frente mais afastada do pistão, na direcção perpendicular à direcção da sua ligação com o pistão, com um calço de apoio que fica instalado num disco excêntrico guia de forma movivel, no eixo de apoio em relação ao rolamento do disco excêntrico paralelo e que gira 180 graus.

De acordo com a última funcionalidade, a presente invenção é caracterizada pelo facto de os espaços entre os elementos deslizantes se apresentarem, de preferência pivôs ou terminais, como opção entre o pino deslizante num lado e os elementos guia, de preferência invólucros ou ranhuras, no outro lado, e estarem fechados e fornecidos com aberturas para a entrada e saída do lubrificante. A presente invenção está representada em maior detalhe nas ilustrações em anexo, nas quais a Figura 1 e a Figura 2 mostram esquemas de construção da máquina. A Figura 3 mostra a realização de acordo com a presente invenção, em que o pistão passa através do anel guia e sobre o rolamento do disco excêntrico que está ligado ao eixo movivel. Outras realizações estão ilustradas nas Figuras 4 e 5 e na Figura 6 em corte.

De acordo com a Figura 1, o pistão 2 está colocado numa camisa curva 1 do cilindro, estando o pistão 2 equipado com sulcos perpendiculares 3, 4 que formam o elemento deslizante do pistão 2. Com estes sulcos 3, 4, o pistão 2 fica fornecido com dois elementos guia 5, 6 que estão sempre ligados a um dos eixos 71, 81, e cujos eixos 7, 8 4/10 correm paralelos. Na Figura 2, a camisa 1 do cilindro fica fechada em ambos os lados com a parede lateral 11, na qual os eixos 71, 81 são fornecidos de forma rotativa. A disposição dos elementos deslizantes 3, 4 e os elementos guia 5, 6 no lado oposto do pistão e sobre os eixos 71, 81 está representada na imagem 4 e na imagem 5. Ao girar um dos eixos 71, 81, giram juntamente os elementos deslizantes 4, 3 ligados de forma fixa (Figuras 4, 5) que depois fazem girar o pistão com a ajuda dos elementos deslizantes 3, 4 correspondentes (por exemplo, os sulcos). 0 pistão gira depois com a ajuda dos segundos elementos deslizantes 4, 3 dos segundos elementos guia 6, 5 e dos segundos eixos 81, 71, também à volta da segunda haste 8, 7. Quando os vértices se encontram à mesma distância do centro do pistão 2, descrevem ambos uma curvatura da camisa 1 que depois em conjunto com a linha de ligação formam dois espaços separados entre si. 0 movimento de rotação do pistão 2 que decorre de forma paralela à volta de duas hastes paralelas 7, 8 faz com que uma linha de ligação em curva dos vértices do pistão 2 se afaste com o movimento ao longo da camisa 1 desta camisa 1, enquanto as outras linhas de ligação se aproximam desta camisa 1. Quando os eixos giram, aumenta o espaço entre uma linha de ligação dos vértices do pistão 2 e da camisa 1 desde o minimo ao máximo, enquanto o espaço entre as duas linhas de ligação diminuem entre o seu minimo e o seu máximo. Quando a camisa 1 e/ ou a parede lateral 11 do cilindro se apresenta no lado que tem uma abertura de entrada e no lado oposto com uma abertura de saída para um produto líquido ou gasoso, então este produto começa a ser chupado através da rotação de apenas um dos eixos na parede lateral do espaço entre a camisa 1 e o pistão 2 e o espaço 5/10 da parede lateral oposta começa a diminuir. Neste caso, a máquina trabalha como uma bomba ou compressor. Quando se alimenta um produto de pressão sobre a parede lateral do cilindro no espaço entre a camisa 1 e o pistão 2, tal resulta através da sua pressão na superfície numa força através da linha de ligação dos vértices e da largura do pistão 2, que passa por fora de um dos eixos de rotação 7 e assim provoca um momento a este eixo. Através deste momento, o eixo 71 gira e assim também o pistão 2 e assim como o segundo eixo 81.

Com uma disposição de acordo com a presente invenção, os eixos 71, 81 são utilizados como apoio e colocados em ambas as paredes laterais, e em que os outros são substituídos por anéis guia 72, 82 que também são fornecidos de forma rotativa na parede lateral 11 e que também estão equipados com elementos guia 51, 61, que estão ligados aos elementos deslizantes 31, 41 no pistão 2. Com uma outra disposição de acordo com a presente invenção, o pistão gira (por exemplo com a ajuda de uma caixa) num disco excêntrico de apoio 10 (Figura 3), que se encontra no eixo de apoio 91 que fornece de preferência ambas as paredes laterais 11 de forma giratória. O eixo de apoio 91 passa através dos anéis guia 72, 82 e o seu eixo rotativo fica ao nível das hastes 7, 8 dos anéis guia 72, 82, e mesmo no meio entre eles. A excentricidade do disco excêntrico de apoio 10 é igual a metade da distância entre as hastes 7, 8. Com a rotação do pistão 2, que é conduzido através dos anéis guia 72, 82, move-se o ponto médio do disco excêntrico de apoio 10 ao longo do caminho definido pelo ponto médio do pistão 2. O carregamento do pistão 2 transfere-se então completamente através do disco excêntrico de apoio 10 e do eixo de apoio 91, e com isso os anéis guia 72, 82 não são carregados com 6/10 a pressão no pistão. Na realizaçao de acordo com a Figura 3 podem exercer-se grandes pressões no pistão.

De acordo com a presente invenção, pode ainda fornecer-se de forma movivel na primeira disposição descrita os eixos guia 71 e anel guia 72, 82 na parede lateral 11 ou na parede lateral 11 rotativa e em simultâneo no lado oposto do eixo guia 71 como apoio ao funcionamento. 0 fornecimento referido anteriormente pode encontrar-se junto ou dentro da parede lateral 11, ou igualmente junto com a parede lateral 11. Neste caso, não serão usados nem o eixo de suporte 91 nem o disco excêntrico 10, sendo o carregamento do pistão levado a cabo através do eixo 71 fornecido com uma dimensão suficiente em ambos os lados. Ao alterar-se a distância entre os eixos de rotação dos anéis guia 72, 82 e os eixos guia 71 fornecidos, pode alterar-se também de forma continuada a proporção entre o espaço máximo e minimo entre a linha de ligação dos vértices e a camisa curva durante o funcionamento da máquina e, assim alterar igualmente a quantidade de produtos sugados ou expandidos e pressionados para fora, assim como o tamanho do momento do eixo de rotação. Numa construção complexa de pelo menos duas máquinas deste tipo de acordo com a presente invenção (por exemplo, uma máquina como uma bomba e uma segunda máquina como um motor para um produto em forma de gás ou liquido) altera-se através de um movimento relativo dos anéis guia 72, 82 e do eixo 71 tanto o número de rotações como de proporções dos momentos de ambas as máquinas ligadas entre si.

De acordo com a realização com o disco excêntrico 10 de apoio e o eixo de suporte 91 consistem, de acordo com a 7/10 realização exemplificativa, numa característica da invenção em que a função de ambos os anéis guia ficam assim ligada e em que os anéis guia 72, 82 se adequam apenas num dos lados do pistão 2 e de acordo com a Figura 6 são assim modificados, de tal modo que se encontram ao lado do elemento guia 51, 61 que fica no lado da frente do pistão 2, encontrando-se ainda um elemento guia 52, 62 de apoio no lado da frente do pistão, no qual é fornecido um pino deslizante 14 no disco excêntrico 15. Este disco excêntrico guia 15 tem a mesma excentricidade que o disco excêntrico de apoio 10 e fica colocado de forma fixa no eixo de apoio 91, girando 180 graus relativamente ao disco excêntrico de apoio 10. Deste modo, pode unir-se ambos os anéis guia nas duas posições da sua constituição. É naturalmente óbvio que se torna melhor em termos de produção, acomodar os anéis guia juntos no lugar dos anéis guia 82, ou seja, no modo habitual em que o seu elemento guia 61 é fornecido no elemento deslizante 41 do pistão 2, de forma movivel, perpendicularmente às rectas que ligam os dois vértices do pistão 2.

Todas as máquinas com componentes moviveis têm muitos sítios que precisam ser lubrificados, ou seja arrefecidos. Com uma máquina de acordo com a presente invenção, no entanto, não é necessário utilizar-se nenhum dispositivo de bombeamento separado, pois de acordo com uma das características da invenção, os espaços alternados entre componentes definidos, por exemplo entre os elementos de deslizamento 3, 4, 31, 41, relativamente ao deslizador 14 num dos lados entre os elementos guia 5, 6, 51, 61, 52, 62 no outro lado, e que se movimentam uns com os outros, podem ser utilizados como dispositivos de bombeamento para lubrificar ou arrefecer com a condição de que estes espaços 8/10 sejam fechados de lado e sejam fornecidos com abertura para a entrada e a saída para o produto referido. Deste modo, evitam-se não só grandes custos e dispositivos de bombeamento pesados, como ainda se pode conduzir o produto de lubrificar e/ ou de arrefecimento para a máquina sob pressão, e assim a utilização deste produto torna-se menor. A máquina de pistões rotativos de acordo com a presente invenção mostra as suas vantagens, tanto de acordo com as realizações exemplificativas, como também de acordo com outras realizações efectuadas em comparação com as máquinas de pistões rotativos conhecidas até agora, de tal modo que esta se apresenta mais pequena, mais leve e mais bem concebida de entre as máquinas de pistões rotativos, e em comparação com máquinas de engrenagens apresentam um melhor desempenho e menor ruido, em comparação com máquinas com pistões em engrenagens apresenta menos ruído, uma melhor proporção entre os tamanhos mínimos e máximos dos espaços de trabalho, assim como uma menor utilização de lubrificantes. Também não tem nenhuma dependência entre o diâmetro do eixo e a superfície carregado do pistão, o que permite uma utilização a altas pressões, por exemplo, com motores de combustão ou a pressões muito altas, como por exemplo, bombas hidráulicas.

Lisboa, 6 de Junho de 2012 9/10

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para a conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento de Patente Europeia. Embora muito cuidado tenha sido tomado na compilação das referências, erros e omissões não podem ser excluídos e o EPO nega qualquer responsabilidade neste sentido.

Documentos de Patente citados na descrição DE 1121932 A DE 1121932 10/10

Claims (3)

1. Reivindicações 1. Uma máquina com um pistão rotativo, em especial um compressor, bomba ou motor com um pistão equipado com um eixo de apoio (91) e criando espaços de trabalho com volumes que mudam alternadamente, estando o pistão (2) disposto dentro do cilindro formado por duas paredes laterais (11) e por um revestimento curvo (D e equipado por um lado de forma rotativa à volta de dois eixos rotativos paralelos (7, 8), sendo normal nas paredes laterais do cilindro (11) e, por outro lado, de um modo deslizante em duas direções, normais uma em relação à outra e aos eixos rotativos paralelos (7,8), caracterizada pelo facto de pelo menos um anel guia (72, 82) estar instalado de forma giratória ou na parede lateral (11) e ligado de uma maneira deslizante ao pistão (2), enquanto que o pistão fica instalado num eixo de apoio (91) de uma maneira rotativa através de um disco excêntrico (10) de apoio ligado ao eixo de apoio (91) e ao anel guia (72, 82) fornecido na parte da frente e voltado para o pistão (2) com um elemento guia (51, 61), para os elementos guia (51, 61) e elementos deslizantes apensos (31, 41) ligados ao pistão.
2. 2. Uma máquina com um pistão rotativo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o anel guia (72, 82) fornecido no lado da frente contrário ao do pistão (2) estar ligado a um pino deslizante (14) de uma maneira deslizante em direção perpendicular à direção da ligação deslizante com o pistão (2), enquanto que o pino deslizante (14) está instalado numa maneira giratória no disco excêntrico (15) guia instalado no eixo de apoio (91) 1/2 paralelo ao disco excêntrico (10) de apoio e virado 180 graus em relação àquele.
3. 3. Uma máquina com um pistão rotativo de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de os espaços entre os elementos deslizantes (3, 4, 31, 41), de preferência pivôs ou terminais, como opção entre o pino deslizante (14) num lado e os elementos guia (5, 6, 51, 61, 52, 62), de preferência invólucros ou ranhuras, no outro lado, estarem fechados e fornecidos com aberturas para a entrada e saída do lubrificante. Lisboa, 6 de Junho de 2012 2/2