CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con los campos técnicos de la Mecánica, debido a que se refiere a unas masas inerciales; a un disco inercial conformado por las masas inerciales; a un volante de inercia mejorado con capacidad de liberar fuerza centrífuga, que comprende, al menos, un disco inercial; y a un sistema mecánico cinético que aprovecha la fuerza centrífuga liberada que proviene de! volante de inercia, para realizar un trabajo mecánico útil.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente, ya existen volantes de inercia conformados de masas inerciales, como por ejemplo en el documento de patente WO2019164386 A1 divulga (las referencias numéricas corresponden a ¡as del documento WO2019164386) una masa inercia! curvada 2 conformada de un cuerpo curvado con un canal longitudinal 12 que recorre todo el costado externo del cuerpo curvado, y medios de acoplamiento (entradas 4, cavidades 5, y perforaciones 6) integrados en el cuerpo curvado. También divulga una masa inercial pivotada 1 con las mismas características técnicas de la masa inercial curvada, pero una cavidad 9 en el costado externo donde está el cana! longitudinal 12, del cuerpo curvado, una perforación 10 traspasa transversalmente al cuerpo curvado por el centro de la cavidad 9, un elemento rodante 8 con perforación central 8’ insertado parcialmente en la cavidad 9, un medio de sujeción 11 insertado en el ducto formado por la perforación 10 y la perforación 8’ del elemento rodante 8 para suspender y sujetar a dicho elemento rodante 8, permitiéndole girar sobre su eje de giro, y una perforación vertical alargada 7 en uno de los extremos del cuerpo curvado.

Dicho documento WO2019164386 (A1) también divulga un volante de inercia “libre” con baja fricción en su rotación, el cual comprende: una masa inercial pivotada curvada 1 , una masa ¡nercial curvada 2 de contrapeso, y un soporte giratorio 3 configurado para sujetar, suspender y hacer girar a las masas inerciales 1 y 2, las cuales se unen opuestas entre sí, en el soporte giratorio 3 que está configurado de una pieza con cuatro extremidades 52 dispuestas de tal manera que facilite su acoplamiento en las entradas 4 y cavidades 5, de los extremos de las masas inerciales curvadas 1 y 2; una perforación 13 en cada punta de las extremidades de la pieza con cuatro extremidades 52, excepto en la punta de una de las extremidades; una perforación 15 circundada con un borde superior 16, en la parte central de la pieza de cuatro extremidades 52, donde a su vez dicho borde 16 es provisto de dos perforaciones transversales 17 diametralmente opuestas; un perno fijo 14 en la punta de la extremidad sin perforación 13 colocado de tal manera que su eje lineal queda en posición ortogonal al plano formado por el soporte giratorio 3, donde los extremos del perno fijo 14 están insertados en la perforación alargada 7 de la masa inercial pivotada 1 ; un perno pivote 21’ con su respectivo rodamiento 51 que lo circunda, insertado en un ducto formado por la perforación 6 del cuerpo curvado de la masa inercial pivotada 1 y la perforación 13 de la pieza de cuatro extremidades 52, donde dicho rodamiento 51 queda alojado en la perforación 13 de la pieza 52; un elemento de sujeción 21 insertado en cada ducto formado por la perforación 6 del cuerpo curvado de la masa inercial 2 y la perforación 13 de la extremidad de la pieza 52, para sujetar a dicha masa inercial 2; una flecha 18 que proporciona el movimiento giratorio a la pieza de cuatro extremidades 52, se fija por medio de uno de sus extremos, en la perforación central 15, el cual también tiene dos perforaciones 19 diametralmente opuestas que coinciden con las perforaciones 17 del borde circular 16; un perno 20 de sujeción pasa transversalmente por las perforaciones 17 y 19, para sujetar la flecha 18 con la pieza de cuatro extremidades; una fuente de energía que proporciona el movimiento giratorio a la flecha 18; y al menos, un elemento de acople 22 conecta la flecha 18 con la fuente de energía.

El documento WO2019164386 (A1) también divulga una unidad mecánica cinética, para realiza un trabajo mediante el aprovechamiento de la fuerza centrífuga, configurada de manera colineal de, un volante de inercia “libre” como el antes descrito; un elemento pivotado (leva pivotada) que transforma el movimiento circular continuo, del volante de inercia “libre”, a movimiento lineal; mediante el empuje que hace el elemento rodante 8 de la masa inercial pivotante

1 , al elemento pivotado transformador de movimiento; un elemento receptor del movimiento lineal conectado al elemento transformador de movimiento; y un soporte fijo 27 que sustenta a: el volante de inercia libre, elemento pivotado transformador de movimiento y elemento receptor de movimiento lineal.

Como se puede ver, las masas inerciales del documento WO2019164386 (A1 ) tienen una configuración en forma de “riñón”, mientras que las piezas inerciales de la presente invención son semicirculares; tales piezas tienen demasiadas cavidades, entradas, ranuras, perforaciones etc. para poder ser atadas a la pieza 52 del soporte giratorio 3 para hacerlas girar, lo cual hace que estas piezas 1 y

2, y el soporte giratorio 3 tengan una configuración complicada, y se requieren de varios elementos de sujeción, haciendo a estas piezas pesadas, y por lo tanto haciendo su rotación un tanto difícil y no se aprovecha al máximo la fuerza centrífuga. Además, se tiene la desventaja de no disponer del 100% de su masa para ser utilizada en fuerza centrífuga, la masa alrededor del pivote no se aprovecha para aporte de fuerza centrífuga, se nulifica junto al pivote, no libera fuerza centrífuga; otra desventaja es la distancia que existe entre el centro de masa de la masa pivotada al pivote que la impulsa, esa distancia no es buena para dar estabilidad al volante de inercia; una desventaja más, es la necesidad de hacerle una perforación alargada para introducir el perno que detiene la masa pivotada cuando ésta no hace contacto con la leva pivotada, esa perforación sacrifica masa que pudiera ser útil para aporte de fuerza centrífuga; y otra desventaja más, es que el perno pivote y el perno que detienen la masa inercial en el otro extremo, resultan ser elementos críticos cuando se aumentan las rpm, limitan el desempeño mecánico del volante de inercia.

El documento WO2017217834 A1 describe (las referencias numéricas corresponden a las de dicho documento) un aparato para convertir in-situ energía inercial rotacional, a movimiento lineal con capacidad para realizar un trabajo, dicho aparato se caracteriza porque comprende, (i) una pieza cinética 1 , cuya forma y ensamble le permita girar de manera centrífuga con, al menos, otra pieza cinética 1 igual, ubicadas y suspendidas equidistantemente entre sí, en un mecanismo que les proporcione el movimiento centrífugo; la pieza cinética 1 a su vez comprende: una primera cavidad 2 en uno de sus costados laterales; un primer elemento rodante 3 se aloja parcialmente en la primera cavidad 2, colocado en un plano ortogonal con respecto al eje de rotación central del mecanismo que proporciona el movimiento centrífugo, y paralelo al plano de rotación de la propia pieza cinética 1 ; una segunda cavidad 4 en uno de sus extremos; al menos, un segundo elemento rodante 5 se aloja parcialmente en la segunda cavidad 4, colocado en un plano ortogonal en relación al eje de rotación central del mecanismo que proporciona el movimiento centrífugo, y paralelo al plano de rotación de la propia pieza cinética 1 ; una tercera cavidad 6 en su otro costado lateral; y parte de un elemento de sujeción y suspensión 7 se aloja y sujeta en la tercera cavidad 6, mientras que la otra parte se inserta en el mecanismo que da el movimiento giratorio, para unir de manera suspendida a dicha pieza cinética 1 con tal mecanismo; (i¡) un dispositivo que transmite movimiento lineal 11 , cuya configuración es apta para ser accionado por la pieza cinética 1 , mediante el contacto directo con el primer medio rodante 3; y (iii) un dispositivo 12 que recibe el movimiento lineal proveniente del dispositivo que transmite movimiento lineal 11 , por lo que el dispositivo que recibe el movimiento lineal 12 está en contacto con el dispositivo 11 , más específicamente en uno de los extremos del dispositivo 11 .

Dicho documento WO2017217834 A1 también describe un mecanismo para comprimir fluidos gaseosos, caracterizado porque comprende: al menos, dos aparatos para convertir in situ energía inercial rotacional, en movimiento lineal con capacidad de realizar un trabajo, como el aparato antes descrito; donde dichos aparatos se colocan equidistantemente entre sí; un mecanismo que proporciona movimiento centrífugo a las piezas cinéticas 1 , de los aparatos para convertir in-situ energía inercial rotacional, en movimiento lineal con capacidad de realizar un trabajo; un soporte fijo 18 que sustenta a los aparatos para convertir in-situ energía inercial rotacional, en movimiento lineal con capacidad de realizar un trabajo; una unidad de compresión de fluidos gaseosos de menor capacidad, en cada una de las unidades de compresión de gases 12, la cual se conecta a las válvulas de llenado o suministro de aire de dichas unidades de compresión 12, para llenar de aire con la rapidez requerida y regresar el dispositivo que transmite movimiento lineal 11 en su posición inicial; un tanque que almacena el aire a alta presión que proviene la válvula de salida de aire a presión de la unidad de compresión 12; y una fuente de energía aporta la energía al mecanismo que proporciona el movimiento centrífugo.

Donde el mecanismo que proporciona el movimiento centrífugo a las piezas cinéticas 1 comprende: una flecha central giratoria 28; un soporte giratorio 8 accionado por la flecha central 28; el soporte 8 tiene una perforación central 17 que se proyecta en una ligera prolongación tubular 47 para insertarse y fijarse en la flecha central giratoria 28 mediante un medio de sujeción 38 que se inserta transversalmente en la prolongación tubular 47; el soporte giratorio 8 comprende también, al menos, dos cavidades transversales 31 equidistantes entre sí, en las cuales se introducen los extremos libres de los medios de suspensión 7 de las piezas cinéticas 1 ; y también tiene, al menos, dos extremidades para empujar al segundo elemento rodante 5; una funda deslizante 15 dentro de cada cavidad transversal 31 suspende al extremo libre del medio de suspensión 7 que queda dentro de la cavidad transversal 31 , con lo cual, dichos medios de suspensión 7 tienen deslizamiento radial dentro de las cavidades transversales 31 del centro del soporte giratorio 8, pero sin hacer contacto con la flecha central giratoria 28; un rotor actuador rotacional 22 proporciona movimiento giratorio a la flecha central 28; y un coplee dentado 37 conecta a la flecha central giratoria 28 con la flecha 39 del rotor actuador 22. Y El soporte fijo 18 comprende: una primera plataforma 19; una segunda plataforma 20 de menor diámetro de manera concéntrica sobre una de las caras de la primera plataforma 19; la segunda plataforma 20 tiene, al menos, dos resaques periféricos 21 ubicados equidistantes entre ellos; un anillo 23 se provee sobre la segunda plataforma 20 y es de menor diámetro que la segunda plataforma 20, para delimitar una área 24 en cuyo centro hay una perforación 27; dentro del área 24 se alojan, el soporte giratorio 8, ubicando su perforación 17 que coincida con la perforación 27 del soporte fijo 18, para ser atravesadas por la flecha central giratoria 28 y las piezas cinéticas 1 que quedan suspendidas en el soporte giratorio 8 ubicada equidistantes entre sí; dicho anillo 23 tiene, al menos, dos ranuras longitudinales 25 en su parte inferior y ubicadas donde están los resaques 21 , para colocar una leva 11 en cada ranura 25; un perno pivote 26 une de manera suspendida a la leva 11 en la segunda plataforma 20, por medio de uno de los extremos de dicha leva 11 , con lo cual, la leva tiene movimiento angular; un tope 40 controla el movimiento angular de la leva 11 , por lo que es colocado externamente del anillo 23 en el resaque 21 de la segunda plataforma 20; un contenedor 30 donde se aloja el dispositivo que recibe el movimiento lineal, en este caso la unidad de compresión 12; por lo que dicho contenedor 30 se fija en la superficie libre de la cara de la primera plataforma 19, y en una posición que facilite el deslizamiento del émbolo 16 con su respectivo brazo 13, de la unidad de compresión 12; y una tapa 29 con una perforación central 43, para cubrir el área 24 donde se alojan las piezas cinéticas 1 suspendidas del soporte giratorio 8, por lo que dicha tapa 29 se fija en el borde superior del anillo 23.

También dicho documento WO2017217834 A1 divulga una máquina compresora de fluidos gaseosos que comprende: al menos, dos mecanismos para comprimir fluidos gaseosos, como anteriormente descrito; y una estructura de soporte exterior estator 34, configurada para sustentar a, al menos, dos mecanismos para comprimir fluidos gaseosos.

Como se pudo ver, el aparato del documento WO2017217834 A1 , tiene piezas cinéticas de complicada construcción y se requieren de varios componentes para mantenerlas unidas y en suspensión en el eje que las hace girar; por ejemplo, el mecanismo que proporciona el movimiento giratorio y el soporte fijo 18, comprenden varios elementos para su construcción, haciéndolos más pesados, y por ello inconvenientes.

Por su parte el documento de patente JP2015507720 A, divulga un conjunto de volante 10 que comprende: al menos un soporte de masa del volante 14, el soporte tiene un eje 19 que se extiende a lo largo de un eje de rotación 18 alrededor del cual el soporte 14 puede girar en su eje, el o cada soporte 14 comprende una pluralidad de aberturas 24 que están desplazados cada uno del eje de rotación 18; una masa de volante 12 que comprende una pluralidad de aberturas 16 que están dispuestas cada una para alinearse con una abertura correspondiente en el soporte 14; y medios 23 para acoplar la masa del volante 12 al o a cada soporte 14 de modo que la masa 12 pueda girar con el o cada soporte 14 en uso. El medio de acoplamiento 23 está configurado para extenderse a través de las aberturas alineadas en el o cada soporte 14 y la masa del volante 12. La masa del volante de inercia 12 comprende una pluralidad de elementos de masa del volante de inercia generalmente planos intercalados entre sí para formar una pila de elementos, cada elemento que incluye una pluralidad de aberturas 16 que se alinean con las aberturas 24 en el o cada soporte 14 y con aberturas en elementos vecinos en el apilar. Los elementos del volante están acoplados y alineados entre sí para formar la masa del volante 12 únicamente por medio de los medios de acoplamiento 23 que se extienden a través de las aberturas alineadas en los elementos y el o cada soporte 14 (las referencias numéricas corresponden a las figuras de dicho documento JP2015507720 A.

Es por eso que, con la finalidad de suprimir los inconvenientes que quitan eficiencia, antes mencionados, se desarrollaron: unas masas inerciales mejoradas; un disco inercial conformado por las masas inerciales mejoradas; un volante de inercia mejorado que comprende, al menos, un disco inercial; y un sistema mecánico cinético que aprovecha la fuerza centrífuga liberada que proviene del volante de inercia, para realizar un trabajo mecánico.

Las características y ventajas técnicas de la presente invención se muestran más claramente en la siguiente descripción detallada de algunas realizaciones preferidas de la misma, ilustrando por medio de figuras y ejemplos, no limitativos, donde:

La figura 1 es una vista en perspectiva convencional del cuerpo sólido de la masa inercial deslizable, de acuerdo con la presente invención. La figura 2 es otra vista en perspectiva convencional del cuerpo sólido de la masa inercial deslizable ilustrada en la figura anterior.

La figura 3 es una vista una vista frontal del cuerpo sólido de la masa inercial deslizable, ilustrada en las figuras anteriores.

La figura 4 es un corte sagital A-A’ del cuerpo sólido de la masa inercial deslizable, según la presente invención.

La figura 5 es una vista en perspectiva explotada de la masa inercial deslizable, de acuerdo con la presente invención, donde se observan la disposición de sus componentes.

La figura 6 es otra vista en perspectiva explotada de la masa inercial deslizable, mostrada en la figura anterior.

La figura 7 es una vista en perspectiva convencional de la masa inercial deslizable, de la presente invención, en una condición ensamblada.

La figura 8 es una vista frontal de la masa inercial ilustrada en la figura anterior.

La figura 9 es un corte sagital B-B’ de la masa inercial ilustrada en la figura anterior.

La figura 10 es un acercamiento para ilustrar los detalles del corte ¡lustrado en la figura precedente.

La figura 11 es una vista en perspectiva convencional de la masa inercial de contrapeso, de la presente invención.

La figura 12 es otra vista en perspectiva convencional de la masa inercial de contrapeso ilustrada en la figura anterior.

La figura 13 es una vista en perspectiva explotada del disco inercial de la presente invención, conformado por una masa inercial deslizable y una masa inercial de contrapeso.

La figura 14 es una vista superior del disco inercial de acuerdo con la presente invención, donde se observa la unión correcta de las masas inerciales.

La figura 15 es una vista en perspectiva convencional de dicho disco inercial, donde se observa la disposición de sus elementos de unión.

La figura 16 es una vista en perspectiva superior del disco inercial, en su condición ensamblada.

La figura 17 es una vista en perspectiva inferior del disco inercial en cuestión. La figura 18 es una vista frontal de un eje tubular y giratorio que forma parte del volante de inercia de la presente invención, configurado para sujetar y hacer girar a cuatro discos inerciales.

La figura 19 es un corte transversal C-C’ del eje tubular y giratorio en el punto donde se coloca el primer disco ¡nercial.

La figura 20 es un corte transversal D-D’ del eje tubular y giratorio en el punto donde se coloca el segundo disco inercial.

La figura 21 es un corte transversal F-F’ del eje tubular y giratorio en el punto donde se coloca el tercer disco inercial.

La figura 22 es un corte transversal E-E’ del eje tubular y giratorio en el punto donde se coloca el cuarto disco inercial.

La figura 23 es una vista lateral derecha del eje tubular y giratorio en cuestión.

La figura 24 es una vista posterior del eje tubular y giratorio, de la presente invención.

La figura 25 es una vista lateral izquierda de dicho eje tubular y giratorio.

La figura 26 es una vista en perspectiva explotada de los componentes que conforman a un volante inercial, de acuerdo con la presente invención, en la modalidad de un solo disco inercial.

La figura 27 es una vista es perspectiva convencional del volante de inercia ilustrado en la figura anterior, en una condición ensamblada.

La figura 28 es una vista en perspectiva explotada del volante de inercia, de la presente invención en una modalidad de cuatro discos inerciales.

La figura 29 es una vista en perspectiva convencional del volante de inercia en su modalidad de cuatro discos, en una condición ensamblada.

La figura 30 es una vista en perspectiva inferior de la condición ensamblada del volante de inercia ilustrado en la figura anterior.

La figura 31 es una vista en planta superior del volante de inercia detallado en las figuras 29 y 30.

La figura 32 es una vista lateral de un sistema mecánico cinético, que comprende el uso de un volante de inercial, de acuerdo con la presente invención.

Las figuras 33 a la 36 son distintas vistas en perspectivas convencionales del sistema mecánico cinético ilustrado en la figura anterior. La figura 37 es una vista lateral del sistema mecánico cinético en cuestión, donde el volante de inercia y el elemento que desempeña un trabajo mecánico, están dentro de sus respectivas carcasas.

La figura 38 es una perspectiva explosiva de una carcasa general para sustentar y proteger al sistema mecánico cinético.

La figura 39 es una vista en perspectiva convencional de la carcasa general ilustrada en la figura anterior en su condición ensamblada.

La figura 40 es una vista en perspectiva convencional de dicho sistema mecánico cinético, ya contenido dentro de la carcasa general.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Masas ¡nerciales, para la configuración de un disco inercial Un primer objeto de la presente invención, es la aportación de unas masas inerciales modificadas, las cuales pueden ser útiles en la configuración de un disco inercial.

Las masas inerciales (1 y 2) se conforman, cada una, por un cuerpo sólido en forma de medio disco, el cual a su vez está determinado por dos caras planas (3), un lado semicircular (4) y un lado diametral (5); de tal manera que al unir dichas masas inerciales (1 y 2) por medio de sus lados diametrales (5) forman perfectamente un disco circular completo. Una de las masas inerciales es deslizable (1 ) para tener capacidad de liberar y aportar fuerza centrífuga, mientras que la otra masa inercial (2) sirve de contrapeso. La masa inercial deslizable (1) se diferencia de la masa de contrapeso (2), porque tiene:

- una porción saliente superior (7) y una porción saliente inferior (7’), que se originan de los bordes superior e inferior, respectivamente, de la parte media del lado perimetral semicircular (4) del cuerpo sólido;

- una perforación transversal (9) que traspasa a los extremos de las porciones salientes (7 y 7’);

- una ranura (8) que se genera entre las dos porciones salientes (7 y 7’); una depresión cóncava semicircular (5’) que se ubica en la parte media del lado diametral (5); un ducto (14) que recibe, almacena y conduce un lubricante, se origina en la depresión cóncava (5’) y recorre interna y longitudinalmente el cuerpo sólido y se ramifica en dos ductos (14’), donde un ducto recorre la porción saliente superior (7) y el otro la porción saliente inferior (7’); una prominencia semicircular (13), preferentemente, sobre cada una de sus caras planas (3), que se ubica concéntricamente cerca de la depresión semicircular (5’); unos barrenos transversales roscados (3a) que se proveen en el cuerpo sólido de la masa inercial (1), pero sin traspasar al cuerpo sólido, dichos barrenos (3a) están distribuidos estratégicamente en ambas caras planas (3) para la inserción de unos elementos de sujeción; un elemento rodante circular (6) que tiene una perforación central (10) con un cojinete anular (12) insertado concéntricamente en la perforación central (10) para dar suspensión al elemento rodante circular (6), el cual se introduce parcialmente en la ranura (8), y para fijarlo al cuerpo de la masa inercial (1 ), se hace coincidir el cojinete anular (12) insertado en la perforación (10) con la perforación transversal (9) de las porciones salientes (7 y T) para introducir; un eje fijo (11), el cual puede ser un perno (11 ) que tiene, al menos, un ducto interno longitudinal y central (11a); al menos, un ducto interno transversal (11b) que reciben el lubricante de los ductos (14’) y lo conducen al ducto interno longitudinal (11 a); y al menos un ducto de salida (11c) que conduce el lubricante del ducto central (11a) hacia el exterior del perno (11 ) para lubricar y reducir la fricción entre la porción del perno (11) que queda alojada en el cojinete anular (12) y la superficie interna de dicho cojinete (12) cuando el elemento rodante (6) gira sobre el perno (11); y un tapón (11 d) sella los extremos del ducto longitudinal central (11a); y unos elementos de sujeción convencionales (no ilustrados), fijan al eje fijo (11) en, al menos, una de las porciones salientes (7 y 7’). Una realización de la masa inercial deslizable (1) de acuerdo con la presente invención es cuando comprende, una tapa (29) para cubrir cada una de las perforaciones (9) una vez insertado el eje fijo (11 ).

Por su parte, la masa inercial de contrapeso (2) comprende:

- una perforación circular central (15) en el lado diametral (5), donde dicha perforación central (15) es delimitada por una horquilla semicircular (16), la cual tiene una ubicación y configuración necesaria para acoplarse concéntricamente en la depresión cóncava semicircular (5’) de la masa inercial deslizable (1 );

- una perforación transversal central (16a) que traspasa el grosor de la horquilla (16), para permitir el paso del lubricante hacia el ducto (14) de la masa inercial deslizable (1);

- un barreno roscado (16d) en el cuerpo sólido de la masa (2) que se ubica diametralmente opuesto a la perforación transversal central (16a);

- una ranura interna (17) que recorre la altura del cuerpo de la horquilla (16), se ubica entre la perforación central (16a) y el lado diametral (5) de la masa inercial (2);

- una primera perforación con rosca (16b) que se provee en dirección radial a la ranura interna (17), donde dicha primera perforación (16b) traspasa el cuerpo de la horquilla (16) hasta la ranura interna (17);

- una segunda perforación con rosca (16c) que traspasa el cuerpo de la horquilla (16), ubicada radialmente entre la perforación central (16a) y el otro extremo del lado diametral (5) con respecto a la ubicación de la primera perforación radial (16b); y

- unos barrenos transversales, roscados o lisos (3b) traspasan o no, el cuerpo sólido de la masa inercial (2), los cuales están distribuidos estratégicamente en ambas caras planas (3) para la inserción de unos de elementos de sujeción.

Una realización de la presente invención es cuando ambas masas inerciales (1 y 2), además comprenden, un borde perimetral (4a) en ambas caras planas (3) sobre el lado perimetral semicircular (4) de sus cuerpos sólidos. Disco inercial útil en volantes de inercia con capacidad de liberar fuerza centrífuga

Otro objeto que pretende la presente invención es un disco inercial que puede ser útil en volantes de inercia que tienen la capacidad de liberar fuerza centrífuga, por lo que una de las realizaciones de dicho disco inercial es cuando se construye de: una masa inercial deslizable (1) como la que propone la presente invención: una masa inercial de contrapeso (2), de conformidad con la presente invención, colocada junto a la masa inercial deslizable (1) por medio de sus lados diametrales (5) en un plano horizontal, donde la horquilla (16) se acopla concéntricamente en la depresión cóncava (5’); al menos, un medio de sujeción y suspensión, configurado de manera tal que, por un lado, sujete fuertemente a la pieza inercial de contrapeso (2), y por otro lado, solamente suspenda a la masa inercial deslizable (1) para permitirle un deslizamiento acotado en una dirección radial; unos elementos de fijación (22 y 23) que fijan al medio de sujeción y suspensión con las masas inerciales (1 y 2); y dos caras planas circulares, que se conforman por la unión de las caras planas (3) de tales piezas inerciales (1 y 2).

Una realización del disco inercial de la presente invención, es cuando el medio de sujeción y suspensión es un par de placas circulares rígidas (18), donde una placa circular (18) se fija sobre una de las caras planas circulares del disco inercial; por lo que, en este caso, dichas placas circulares rígidas (18) deben comprender: - una perforación central (20) que coincide, en ubicación y diámetro, a la perforación central (15) de la masa inercial de contrapeso (2);

- una perforación semicircular (19) preferentemente, con dimensiones suficientes para permitir de manera holgada el alojamiento y deslizamiento de la prominencia semicircular (13) de la masa inercial deslizable (1 );

- unas perforaciones circulares (21) distribuidas estratégicamente en la mitad de la placa (18) que queda sobre la cara plana (3) de la masa inercial de contrapeso (2), por lo que dichas perforaciones circulares (21) deben coincidir en ubicación y diámetro con los barrenos transversales (3b) del cuerpo sólido de la masa inercial de contrapeso (2);

- unos elementos de fijación (22) traspasan por las perforaciones circulares (21) y quedan alojados y fijos en los barrenos transversales (3b) de la masa inercial de contrapeso (2), con el fin de fijar fuertemente las placas circulares (18) a dicha masa inercial (2);

- unas perforaciones alongadas (21’) distribuidas estratégicamente en la mitad de la placa (18) que queda sobre la cara plana (3) de la masa inercial deslizable (1 ), las cuales deben coincidir sólo en ubicación con los barrenos transversales roscados (3a) del cuerpo sólido de la masa inercial (1), ya que estas perforaciones (21 ’) son alongadas para guiar y permitir deslizamiento acotado a la masa inercial (1 ) en dirección radial apropiada, por lo que tales perforaciones alongadas (21 ’) quedan proyectadas en dirección paralela a la línea radial que va del centro de la perforación central (20) al centro del elemento rodante (6); y

- unos elementos guías (23) traspasan por las perforaciones alongadas (21’) de las placas circulares (18) hasta quedar fijos en los barrenos transversales roscados (3a) de la masa inercial deslizable (1 ), logrando con ello acotar el deslizamiento de la masa inercial (1 ) aprovechando el espacio de las perforaciones alongadas (21 ’) de las placas (18) ya unidas fuertemente a la masa inercial de contrapeso (2). Algunos ejemplos de estos elementos guías (23) son: tornillos y/o pernos con cabeza capaz de contener un rodamiento.

Una realización más de la presente invención es cuando dicho disco inercial, demás comprende, un rodamiento tubular (24) que circunda a cada elemento guía (23), donde dicho rodamiento tubular (24) tiene una longitud que le permite quedar alojado en la perforación alongada (21’) para aplicar la fuerza de torque con dirección tangencial, misma que hace rotar a la masa inercial deslizable (1) y simultáneamente le permite tener su deslizamiento acotado con poca fricción.

Otra modalidad del disco inercial en cuestión, es cuando la placa circular rígida (18) queda comprendida de manera holgada, dentro la superficie delimitada por los bordes (4a), cuando éstos están presentes.

Cabe señalar una realización más del disco inercial de la presente invención, es cuando las placas circulares rígidas (18) además comprenden, unas perforaciones discrecionales (18’) útiles para afinar su balanceo dinámico, en las cuales, opcionalmente se pueden insertar pequeñas masas tipo tornillos (no ilustrados) para aumentar masa en los puntos donde se requiera.

Volante de inercia mejorado con capacidad de liberar fuerza centrífuga

Un objeto más de la presente invención es un volante de inercia mejorado que tiene la capacidad de liberar fuerza centrífuga para ser aprovechada en energía mecánica, de los conformados de dos masas inerciales colocadas de manera contrapuesta en un eje giratorio.

Por lo que, en este caso, una realización del volante de inercia mejorado que propone la presente invención, es cuando se configura de: i) al menos, un disco inercial de conformidad con el descrito en la presente invención; ii) un eje tubular y giratorio (25) que sustenta y hace girar al disco inercial; por lo que dicho eje tubular (25) a su vez comprende, al menos, un conjunto de medios receptores de elementos de fijación, en el punto donde se fija el disco inercial, los cuales son aptos para recibir unos elementos de fijación que unen fuertemente el disco inercial al eje tubular y giratorio (25), donde dicho conjunto de medios receptores de elementos de fijación, comprende:

- una hendidura alongada longitudinal (28), cuya ubicación coincide con la ranura interna (17) y la primera perforación radial con rosca (16b) de la masa inercial de contrapeso (2) del disco inercial, para insertar una cuña convencional (no ilustrada) para unir fuertemente el disco inercial al eje tubular (25), proporcionando así el torque necesario para el giro;

- una primera perforación (27) ubicada a 45° aproximadamente con respecto a la hendidura (28), que permite la salida del lubricante que viene del eje tubular (25), y dicha primera perforación (27) coincide en ubicación y diámetro con la perforación central (16a) de la masa inercial (2), para que el lubricante pase al ducto (14) de la masa inercial deslizable (1 );

- una hendidura circular (30) ubicada a 90° aproximadamente con respecto a la hendidura alongada (28) y 45° aproximadamente con respecto a la primera perforación (27), esta hendidura circular (30) coincide en ubicación y diámetro con la segunda perforación radial con rosca (16c) de la masa inercial (2), para introducir un tornillo opresor convencional (no ilustrado) para fijar y sujetar fuertemente el disco inercial al eje giratorio (25); y

- una segunda perforación (27’) diametralmente opuesta a la primera perforación (27) útil en la colocación precisa de la masa inercial de contrapeso (2), donde se insertar tornillo convencional (no ilustrado) que pasa previamente por la perforación (27), para sujetar a dicha masa inercial de contrapeso (2) del disco inercial, al eje tubular (25); iii) un primer seguro axial (31 ) fijo en uno de los extremos del eje tubular (25), útil para fijar un coplee dentado convencional (no mostrado) para conectar una fuente de movimiento que hace girar al eje tubular (25); iv) un segundo seguro axial (31’) fijo en el otro extremo del eje tubular (25), donde se asegura de manera bien centrada; v) un engrane (26) para sincronizar las rotaciones del volante de inercia, con otro componente giratorio de un sistema, al cual, el volante de inercia llegaré formar parte; por ejemplo, un elemento que realice un trabajo, como un cigüeñal; y vi) una carcasa (35) configurada de tal manera que contenga y sustente los componentes del volante de inercia mejorado, y les permita interactuar con otros componentes.

Una modalidad preferente del volante ¡nercial de la presente invención, es cuando el eje tubular y giratorio (25) comprende más de un conjunto de medios receptores de elementos de fijación, dichos conjuntos de medios receptores se disponen en los puntos donde se fijan los discos inerciales, pero se disponen de una manera tal que, el volante de inercia gire y controle los tiempos de aplicación de la fuerza centrífuga liberada sobre el elemento que corresponda.

Una modalidad más del volante de inercia, según la presente invención, es cuando el eje tubular y giratorio (25) es una barra hueca.

Otra modalidad de dicho volante de inercia, es cuando además comprende, un ducto conductor de lubricante (no ilustrado), que conecta a la primera perforación (27) del eje giratorio (25), con el ducto (14) de la masa inercial deslizable (1 ), pasando por la perforación transversal central (16a) de la masa inercial de contrapeso (2). Un ejemplo del ducto conductor de lubricante no ilustrado, puede ser un coplee corto.

Otra modalidad más del volante de inercia en cuestión es que los seguros axiales (31 y 31’) se seleccionan del siguiente grupo: aros, anillos, cuñas, topes, por citar algunos ejemplos.

Una realización más del volante de inercia es cuando la fuente de movimiento es un actuador rotacional, no ilustrado.

De esta manera se tiene un volante de inercia mejorado, debido a que se retiran masas lastres que tienen los volantes de inercia del estado de la técnica; y se aumenta masa cinética deslizable con capacidad de liberar mayor fuerza centrífuga, logrando con ello un volante de inercia mejorado más eficiente, el cual no se había logrado antes de la concepción de la presente invención. Sistema mecánico cinético para realizar un trabajo útil, aprovechando la fuerza centrífuga liberada por el volante de inercia mejorado

Por lo tanto, la presente invención también tiene como objeto, un sistema mecánico cinético que realiza un trabajo útil, aprovechando la fuerza centrífuga liberada por el volante de inercia mejorado de la presente invención; dicho sistema mecánico cinético comprende: un volante de inercia con capacidad de liberar fuerza centrífuga, como el ya descrito en la presente invención; al menos, un elemento pivotado (32) que transforma el movimiento circular continuo del volante de inercia, a movimiento lineal mediante el empuje que recibe del elemento rodante circular (16) de la masa inercial deslizable (1) de un disco inercial; al menos, un elemento receptor (33) del movimiento lineal conectado al elemento pivotado (32); un elemento (34) que realiza un trabajo mecánico útil, mediante el movimiento lineal recibido del elemento receptor (33) del movimiento lineal; donde dicho elemento (34) tiene su propia carcasa (36); una carcasa general, robusta, y rígida (37) configurada de tal manera que sustente y contenga en su interior a todos los componentes del sistema mecánico cinético, incluyendo sus carcasas (35 y 36), pero que a su vez permita al sistema mecánico cinético interactuar con otros sistemas, para su utilización; y unas anclas (no ilustradas) se proveen de manera estratégica en la carcasa general (37), para dar estabilidad y fijar en una posición al sistema mecánico cinético sobre un cimiento apropiado.

Una variante del sistema del sistema mecánico cinético de la presente invención, es cuando el elemento pivotado (32) es: una leva pivotada. Otra realización de dicho sistema mecánico cinético según esta invención, es cuando el elemento receptor (33) del movimiento lineal es una corredera eslabonada, comúnmente llamada biela.

Una modalidad más del sistema mecánico cinético de acuerdo con la presente invención, es cuando el elemento que realiza un trabajo (34) es: un cigüeñal, martillo, y/o compresor, por citar algunos ejemplos.

Una realización del sistema mecánico cinético en cuestión, es cuando la carcasa general (37) comprende, una placa base ranurada (37a), una placa superior (37b) sustentada por postes perimetrales (37c), y un cárter (41) que cubre la parte inferior de la base ranurada (37a). En esta realización, el elemento pivotado (32) que transforma el movimiento circular se puede suspender por debajo de la placa superior (37b); y más específicamente, cuando se trata de una leva pivotada, ésta se suspende por medio de, al menos, dos bases con perforaciones (39) que se fijan por debajo de dicha placa superior (37b) para sostener a una barra (40) que suspende a dicha leva pivotada.

Otra realización más del sistema mecánico cinético, es cuando la carcasa general comprende, al menos, una zapata (38) fija entre la carcasa (36) del elemento (34) que realiza un trabajo y el techo de la placa superior (37b) de dicha carcasa general (37). Esta zapata (38) tiene la misión de dar rigidez a la carcasa general (37) y todo el sistema mecánico cinético, para un buen desempeño mecánico de todo el sistema.

De esta manera se obtiene un volante de inercia libre con una masa inercial deslizable (1), donde algunas de sus ventajas son las siguientes:

Aprovechamiento del 100% de la fuerza centrífuga liberada. La masa inercial deslizable (1) aprovecha el 100% de su masa para liberar mayor fuerza centrífuga útil. Con la masa inercial pivotada descritas en los documentos de patentes PCT/MX2016/0060 y MX/a/2018/002258, no se libera el 100 % de la fuerza centrífuga debido a que la masa que se encuentra en torno del pivote no tiene desplazamiento en dirección radial, además, la propia presencia del pivote contribuye a disminuir la masa que aporta fuerza centrífuga liberada en dirección radial.

Mayor estabilidad dinámica en el volante de inercia. La presencia de las dos placas (18) que sujetan con firmeza a la masa inercial de contrapeso (2) y suspenden apropiadamente la masa inercial deslizable (1 ), aportan mayor estabilidad dinámica al volante de inercia. Los volantes de inercia con masas inerciales pivotadas, ya conocidos en el estado del arte, presentan inestabilidad dinámica debido a la lejanía del centro de masa de las masas inerciales con el pivote que les permite tener deslizamiento angular.

Evitar contacto de la masa de contrapeso (2) con la leva pivotada. La prominencia (7 y T) para insertar el rodamiento (6) a mayor distancia del eje de giro del volante de inercia, evita el contacto de la masa de contrapeso (2) con una leva pivotada. Al evitar el contacto se logra mayor simetría entre las dos masas inerciales (1 y 2), y no se hace resaque a la masa de contrapeso, facilitando por esta razón, la fabricación y el diseño para lograr estabilidad dinámica entre ambas masas inerciales.

Se aprovecha el 100% de la masa inercial deslizable (1) para aportar fuerza centrífuga.

Las placas (18) que confinan al disco inercial sólo permiten deslizar en dirección radial conveniente a la masa deslizable (1 ), dándole mayor estabilidad en altas rpm; y el hecho de estar sujetas a la masa inercial de contrapeso (2), aporta gran estabilidad al volante de inercia.

El centro de masa de la masa inercial deslizable, se encuentra muy próximo a su centro geométrico, lo cual también aporta estabilidad.

Las prominencias (13) de ambas caras planas de la masa inercial deslizable (1 ) y las placas (18) que hacen contacto con ellas, admiten grandes esfuerzos mecánicos y ello permiten aumentar las rpm sin problemas que limiten desempeño mecánico.