ES1096630U - Tubo compactable - Google Patents

Abstract

1. Banda enrollable en forma de tubo cilíndrico caracterizada porque está dentada, en forma de cremallera, en ambos bordes y se puede abrochar siguiendo una hélice. 2. Banda enrollable en forma de tubo cilíndrico, según la reivindicación 1, caracterizada porque los dientes de la cremallera están protegidos y ocultos por perfiles complementarios, generando una junta lisa y más rígida que en reivindicación 1 cuando se abrocha. 3. Banda enrollable en forma de tubo cilíndrico caracterizada porque presenta unos perfiles (dentados o no) en sus bordes que encajan uno con otro mediante el giro sobre un pivote y no se pueden desencajar si no se gira, de forma idéntica, en sentido contrario, produciendo una junta lisa y con la posibilidad de conseguir la estanqueidad del tubo. Esta banda se puede fabricar de forma recta o curvada, en forma de tirabuzón (con el radio de la hélice a generar), por lo que, torsionándola sobre el pivote de su perfil, se produce un ensamble/desensamble con poco consumo de energía. 4. Cursor acoplanar de fricción caracterizado porque conduce las dos filas opuestas de dientes de la cremallera de la banda, según reivindicación 1 y 2, por deslizamiento, en dos trayectorias cuyos ángulos producen el abroche o desabroche en un plano diferente al del plano de los dientes y la banda. 5. Cursor acoplanar de rodadura caracterizado porque conduce las dos filas opuestas de dientes de la cremallera de la banda, según reivindicación 1 y 2, mediante unas ruedas dentadas que arrastran los bordes como una cadena, en dos trayectorias cuyos ángulos producen el abroche o desabroche en un plano diferente al del plano de los dientes y la banda. 6. Cursor acoplanar de fricción y torsión caracterizado porque conduce los dos perfiles de los bordes de la banda, según reivindicación 3, por deslizamiento y torsionándolos, provocando el giro pogresivo y acercamiento en la posición necesaria para que los perfiles complementarios engranen y se bloqueen, generando un cierre y una junta lisa que sólo se puede deshacer repitiendo el desplazamiento y el giro idéntico e inverso de los perfiles. 7. Cursor acoplanar de rodadura y torsión caracterizado porque conduce los dos perfiles de los bordes de la banda, según reivindicación 3, por rodadura y torsionándolos, provocando el giro progresivo y acercamiento en la posición necesaria para que los perfiles complementarios engranen y se bloqueen, generando un cierre y una junta lisa que sólo se puede deshacer repitiendo el desplazamiento sobre las ruedas del cursor y la torsión idénticos e inversos de los perfiles. 8. Cremallera de forma clásica caracterizada porque se puede construir de una sola pieza (dientes y banda con el mismo material flexible) y abrochable/desabrochable mediante los cursores acoplanares según reivindicados 4 y 5. 9. Rótula para armar/desarmar un tubo helicoidal (alimentable interior o exteriormente) caracterizada porque cuenta con un tornillo (de fricción o rodadura) en forma de hélice cilíndrica y un cursor acoplanar (de fricción o rodadura), según reivindicaciones 4, 5, 6 y 7, para ensamblar/desensamblar la hélice, a partir de una banda, dentada o perfilada en sus dos bordes, enrollada en un carrete inclinado respecto del eje del tubo. 10. Rótula para armar/desarmar un tubo helicoidal (alimentable interior o exteriormente) caracterizada porque cuenta con un tornillo (de fricción o rodadura), según reivindicaciones 4, 5, 6 y 7, en forma de hélice cónica y un cursor acoplanar (de fricción o rodadura) para ensamblar/desensamblar la hélice, a partir de una banda, dentada o perfilada en sus dos bordes, enrollada en un carrete perpendicular al eje del tubo. 11. Rótula múltiple caracterizada porque cuenta con un tornillo (con rosca doble, triple, etc.) y varios cursores para armar un tubo helicoidal, a partir de varias bandas dentadas o perfiladas en sus dos bordes recogidas en un mismo carrete en espirales concéntricas dobles, triples, etc. 12. Tubo compactable y rearmable caracterizado porque se ensambla helicoidalmente a partir de una única banda según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9 y 10 para conseguir grandes índices de compactación. 13. Tubo compactable y rearmable caracterizado porque se ensambla helicoidalmente a partir de varias bandas usando una rótula múltiple, según reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10 y 11 para conseguir grandes índices de compactación. 14. Actuador lineal compacto caracterizado porque puede desarrollar un recorrido muy largo porque monta un vástago desarrollado a partir de un tubo compactable y rearmable, según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 y 12. 15. Actuador lineal compacto caracterizado porque puede desarrollar un recorrido muy largo porque monta un vástago desarrollado a partir de un tubo compactable y rearmable, según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 y 13. 16. Cable tensor caracterizado porque se enrolla y desenrolla (a la vez que se recoge o despliega, respectivamente, la hélice) en un carrete dispuesto dentro de la rótula, en la base de la culata, con tensor y trinquete, que tensa, sin girar, el tubo, según reivindicaciones 12 y 13, para aumentar la rigidez de la estructura helicoidal por compresión de las juntas. 17. Hilo luminoso caracterizado porque se enrolla y desenrolla (a la vez que se recoge o despliega, respectivamente, la hélice) en un carrete dispuesto dentro de la rótula, en la base de la culata, que ilumina el alma del tubo transparente o traslúcido, según reivindicación 12 y 13, para permitir iluminación desplegable. 18. Freno de bloqueo para impedir el giro de la rótula y evitar el armado/desarmado de la hélice del tubo caracterizado porque afianza el tubo, según reivindicaciones 12 y 13, contra la rótula y puede llegar a tensar un posible cable o hilo luminoso (según reivindicaciones 16 y 17) que discurra por el alma del tubo para aumentar la rigidez de la estructura o iluminarla. 19. Manivela caracterizada por producir manualmente el giro de la rótula para desplegar o recoger el tubo, según reivindicaciones 12 y 13. 20. Motor caracterizado por producir automáticamente el giro de la rótula para desplegar o recoger el tubo, según reivindicaciones 12 y 13. 21. Niveles caracterizados porque indican la inclinación del tubo, según reivindicaciones 12 y 13, respecto de la fuerza de atracción gravitacional. 22. Servomecanismos caracterizados por accionar el motor/es de la rótula/s del actuador/es lineal/es, según reivindicaciones l4 y 15, para conseguir automáticamente la nivelación de un plano reorientable por los actuadores. 23. Grupo de apoyo, apéndice o actuación caracterizado por estar construido por un conjunto de apéndices, soportes o actuadores, según las reivindicaciones 12, 13, 14 y 15 que aprovechen las características de compactación de estos dispositivos.

Description

Tubo compactable.

Sector de la técnica

La invención se encuadra en el sector técnico de actuadores lineales y soportes telescópicos.

Estado de la técnica

Actualmente existe una patente en España, ES 2 391 531 T3, comercializada como "spiralift", que protege la invención de un Dispositivo Elevador que arma un tubo cilíndrico metálico, a partir de DOS BANDAS espirales que se despliegan en forma de hélice, de forma mecánica y motorizada para la elevación lineal de plataformas. Este dispositivo es compacto, estable, de bajo coste, de bajo mantenimiento, de alta capacidad, versátil y flexible (puede ser instalado en un piso existente, sin foso), de fácil instalación (se instala en poco tiempo), no se ve afectado por cambios de temperatura (como los actuadores hidráulicos), necesita poco cableado, se pueden coordinar y sincronizar varios actuadores para conseguir soluciones versátiles, tiene una operación silenciosa, no es necesaria una sala de bombas hidráulicas, existen soluciones operativas y soportadas y está aprobado a nivel mundial.

Objeto de la invención: problema técnico

Los tubos (apéndices, actuadores lineales, soportes, apoyos, puntales, patas, etc.) compactables, escamoteables, empaquetables, desmontables, recogibles, etc. típicos para soportar carga mecánica se basan, principalmente, en cilindros telescópicos concéntricos, que conservan una longitud mínima, no despreciable respecto de la longitud total, una vez recogidos o compactados, intentando minimizar el número de segmentos concéntricos para mejorar la estabilidad, rigidez y robustez del soporte, lo que va en contra del grado de compactación. O sea, en estos dispositivos telescópicos la rigidez y la compactación son inversamente proporcionales. Además, los cilindros concéntricos pierden diámetro conforme se insertan en el tubo superior, imponiendo también limitaciones físicas a la robustez del soporte.

Objeto de la invención: solución propuesta

La invención, objeto de esta descripción, consiste en un tubo hueco cilíndrico helicoidal compactable (se puede montar y desmontar de forma reversible para liberar el espacio y reducir su tamaño, con el objeto de facilitar su manipulación y transporte) en forma de espiral circular. Cuando el apéndice está desplegado adopta la forma de un tubo hueco helicoidal cilíndrico y cuando está recogido el de una espiral circular (la banda enrollada sobre sí misma forma un cilindro con el centro hueco). El tubo se monta a partir de UNA ÚNICA BANDA (enrollada inicialmente en espiral alrededor del eje que constituirá el cilindro del apéndice), mediante un mecanismo, del estilo, de cremallera en sus dos bordes, para generar un apéndice cilíndrico helicoidal, al abrochar los bordes opuestos de la banda.

El apéndice así formado (en función del material empleado para la banda y la estructura de los bordes) es estable, rígido y robusto debido a la fortaleza de la estructura cilíndrica helicoidal, que aprovecha el reforzamiento del enrollamiento de la banda sobre sí misma, para soportar tensiones longitudinales de compresión y de tracción (fortaleza que no tiene la banda por si misma hasta que adopta la forma helicoidal cilíndrica, que le confiere las ventajas estructurales de un tubo a la hora de soportar peso, en compresión o en tracción) y tensiones laterales debido a la fortaleza del engranaje de la cremallera o junta, que une los bordes de la banda. En este dispositivo el grado de compactación se hace independiente de la rigidez, siendo ambas muy altas. Adicionalmente, el diámetro del soporte, armado de esta forma, se puede mantener constante para toda su longitud.

Descripción detallada de la invención

La descripción de la invención se puede realizar de forma constructiva y secuencial, desde la descripción de la relación entre la longitud de la banda y la de la altura de la hélice hasta la posible motorización, opcional, del armado del tubo. Las etapas en las que se va a estructurar la descripción son las siguientes:

1.

Relación entre la longitud de la banda y la altura de la hélice

2.

Características de los bordes de la banda

3.

Topología de montaje helicoidal para armar un cilindro (opcional)

4.

Mecanismo para el armado del tubo cilíndrico (opcional)

5.

Motorización del mecanismo para el armado automático (opcional)

Se describen, a continuación, cada una de las etapas:

1. Relación entre la longitud de la banda y la altura de la hélice: la banda es un paralelepípedo rectangular (longitud "L", numerada como 1 en Fig. 1, altura o anchura "P", 2 en Fig. 1, y grosor "g", 3 en Fig. 1), por lo tanto, el volumen de la banda en forma de paralelepípedo es (Fig. 1): (I): Vp = L·P·g

La altura "H" del apéndice (1 en Fig. 2), en forma de hélice cilíndrica o tubo hueco, será la anchura de la banda, paso de la hélice, espira o voluta, "P" (2 en Fig. 2), por el número de vueltas a que dé lugar la longitud "L" de la banda con un radio "R" (4 en Fig. 2) de cilindro determinado.

El volumen del apéndice o tubo hueco formado por la hélice desarrollada o armada totalmente (Vh), a partir de la misma banda, será la diferencia entre el volumen del cilindro exterior, de radio "R", y el volumen del cilindro interior hueco de la hélice, de radio "r", 5 en Fig. 2: (II): Vh = π·R2·H - π·r2·H = π·(R2-r2)·H = π·(R-r) · (R+r)·H, cuyos radios se diferencian en el grosor de la banda, "g" (3 en Fig. 2): (III): g = R-r.

Como los volúmenes de la banda, ya sea en forma de paralelepípedo o en forma de hélice, son iguales, entonces, a partir de (I) y (II), se obtiene:

(IV): Vp = Vh => L·P·g = π·(R-r) · (R+r)·H => L·P = π·(R+r)·H; [simplificando al aplicar la igualdad (III)].

Si "g" es muy pequeño entonces "R" es aproximadamente igual a "r" y "R+r" es aproximadamente igual a "2·R". Por lo tanto, aplicando esta aproximación a (IV), se obtiene: (V): L·P

(2·π·R)·H => H/P

L/(2·π·R), o sea, la longitud de la banda "L" dividido por la longitud de la circunferencia de la base del cilindro de la hélice "2·π·R" es, aproximadamente, el número de vueltas de la hélice, que es igual a "H/P" (el número de vueltas, o número de espiras o volutas, que da la banda al formar la hélice es la altura total de la hélice "H" dividido por la altura de la banda o paso de la espira "P").

El resultado (V) también se puede expresar como (V): H/L P/(2·π·R), o sea, la relación entre la altura de la hélice "H" y la longitud de la banda "L" es la misma que la de la altura de la espira, o paso de la hélice circunscrita "P", y la longitud de la circunferencia de la base circular del cilindro "2·π·R".

El ángulo de desarrollo de la hélice es "α", 6 en Fig. 2, el cateto opuesto es "P" y el cateto cont1guo, "2·π·R", 7

en Fig. 2, por lo tanto la hipotenusa es

, 8 en Fig. 2. La tg α = P/(2·π·R), por lo tanto, aplicando esta igualdad a la expresión (V) se obtiene: (VI): tg α = H/L. Por lo tanto, la relación entre la altura del cilindro y la longitud de la banda es "tg α". Para una banda dada, cuanto mayor sea la inclinación de desarrollo sobre el cilindro, menor será el radio "R" y mayor la altura "H" que alcance la hélice con la misma longitud "L" (Fig. 3).

(Fig. 3a) Cuando α < 45º (3 en Fig. 3a) => tg α < 1 => 2·π·R > P (2 en Fig. 3a) => en cada vuelta "H" (1 en Fig. 3a) crece menos de 2·π·R (4 en Fig. 3a).

(Fig. 3b) Cuando α = 45º (3 en Fig. 3b) => tg α = 1 => 2·π·R = P (2 en Fig. 3b) => en cada vuelta "H" (1 en Fig. 3b) crece 2·π·R (4 en Fig. 3b).

(Fig. 3c) Cuando α > 45º (3 en Fig. 3c) => tg α > 1 => 2·π·R < P (2 en Fig. 3c) => en cada vuelta "H" (1 en Fig. 3c) crece más de 2·π·R (4 en Fig. 3c).

Cuando se enrolla la banda con un radio R1, de forma que se emplea toda en dar una única vuelta, se obtiene una hélice de altura H = P (los triángulos, resultado del desarrollo, que sobrarían en la parte superior del cilindro que faltarían en la inferior, se compensarían para formar un cilindro de altura "P") y un cilindro con una base de longitud "2·π·R1" y, por lo tanto L = 2·π·R1 (si se efectúa el desarrollo de una hélice cilíndrica de una espira sobre un plano, se obtiene un triángulo rectángulo cuyos catetos son, el desarrollo de la circunferencia "2·π·R1" y el paso de la misma "P", por lo tanto, la hipotenusa, de longitud

, del triángulo equivale al desarrollo de la hélice, desarrollo "D", 9 en la Fig. 2. La longitud de la hipotenusa, de la hélice, que es la diagonal de la banda, es un poco mayor que la longitud de la banda, pero no se va a tener en consideración en esta exposición porque para una banda donde L >> P la diagonal es prácticamente igual que la longitud. Adicionalmente se muestra que, en los desarrollos D1 (10 en la Fig. 2), D2 (11 en la Fig. 2) y D3 (12 en la Fig. 2), una hélice genera un rectángulo, como lo generaría el desarrollo de un cilindro sin sus bases, hecho que se emplea en la Fig.3, sustituyendo en (V) el valor de "H", para esta configuración, se obtiene: P

P·L/(2·π·R1) y, por lo tanto, R1 L/(2·π).

Cuando se enrolla la banda con un radio R2, de forma que se emplea toda en dar dos vueltas, se obtiene una hélice de altura H = 2·P y un cilindro con una base de longitud "2·π·R2" y, por lo tanto, L = 2·(2·π·R2), sustituyendo en (V) el valor de "H", para esta configuración, se obtiene: 2·P

P·L/(2·π·R2) y, por lo tanto, R2 L/(2·(2·π)).

Cuando se enrolla la banda con un radio Rn, de forma que se emplea toda en dar "n" vueltas, se obtiene una hélice de altura H = n·P y un cilindro con una base de longitud "2·π·Rn" y, por lo tanto, L = n·(2·π·Rn), sustituyendo en (V) el valor de "H", para esta configuración, se obtiene: n·P

P·L/(2·π·Rn) y, por lo tanto, Rn L/(n·(2·π:)).

Por lo tanto, para obtener longitudes mayores del tubo con una misma banda se deben armar hélices con radios menores o ángulos de desarrollo, "α", mayores. En consecuencia, se pueden alcanzar índices de compactación muy altos (apéndices muy largos con carretes de banda en espiral reducidos).

Para disminuir tensiones en el material de una banda real (con un grosor no despreciable) y poder disminuir el radio y permitir mayores longitudes de la hélice (aunque con mayor número de juntas), se pueden enrollar dos bandas (o más) simultáneamente: doble hélice (triple, etc.), Reivindicaciones 11, 13 y 15.

Otra posibilidad es fabricar una banda cuya forma en reposo sea la de un tirabuzón del radio de la hélice que se desea desplegar y, por lo tanto, las tensiones del material de la banda serán mayores cuando se encuentra en forma de espiral para disminuir (facilita el ensamblaje) cuando se ensambla la hélice.

En conclusión, la relación entre la longitud de la banda y la altura de la hélice determina el grado de compactación y, como se ha presentado, se pueden conseguir compactaciones muy altas (aumentando el ángulo de desarrollo para disponer de hélices muy altas con la misma longitud de banda) y, como se presentará a continuación, con la rigidez necesaria para la aplicación deseada.

2.

Características de los bordes de la banda: los bordes de la banda deben abrocharse para formar el tubo helicoidal cilíndrico, para ello los bordes superior e inferior de la banda presentan perfiles o dientes complementarios y "engarzables" cuando se oponen el uno contra el otro. Para tener una imagen visual, se puede pensar en una banda cuyos dos lados están dentados en forma de cremallera (aunque el borde no tiene que presentar necesariamente dientes). La banda y los dientes de sus bordes podrían ser solidarios y rígidos, aunque con la flexibilidad propia del material con que estén hechas, lo que permite el engarce de los dos bordes enfrentados de la hélice, a través del mecanismo de engranaje, enganche, engarzado, ensamblado o abroche que se describe a continuación.

3.

Topología de montaje helicoidal para armar un cilindro: esta descripción es opcional porque se puede querer disponer de un tubo flexible (por ejemplo, textil) formado a partir de una banda, con cremalleras de uso común en sus dos bordes, que se pueda abrochar o desabrochar totalmente a mano para montar o desmontar un tubo (por ejemplo, para transportar y proteger documentos enrollados). En caso de que se quiera disponer de un tubo con unas características de rigidez mayores, aplica la descripción siguiente.

Para formar un tubo rígido, la posición desarmada de la hélice es siempre cuasi desarmada y viceversa, porque uno de los extremos del apéndice está armado (es una hélice) y no se puede desmontar. El proceso de armado consiste en enrollar un tramo mucho más largo de hélice adicional al trozo inicial, que constituye el germen del apéndice. En este estado inicial, en que sólo la punta del apéndice está armada como una hélice, el resto de la banda está enrollada y recogida en espiral alrededor del eje imaginario de la hélice. En el estado opuesto, en el que toda la banda está armada en forma de hélice, queda un pequeño tramo de banda que no está armada en la parte superior de la hélice (sigue siendo una espiral) y que permitirá desenrollarla y volver a la forma de espiral circular progresivamente en el proceso de desarmado. En conclusión, cualquier configuración del apéndice rígido de armado automático está compuesta por una hélice y una espiral en diferentes grados de desarrollo y el mecanismo de armado y desarmado consiste en el paso de espiral a hélice y hélice a espiral respectivamente. Para armar la hélice se abrocha el borde inferior de la espiral con el borde superior de la hélice existente (va creciendo la hélice a costa de la espiral). Para desarmar la hélice, se desabrocha el borde superior de la hélice y se enrolla en la espiral existente (va creciendo la espiral a costa de la hélice).

4.

Mecanismo para el armado del tubo cilíndrico: esta descripción es opcional porque sólo aplica si el tubo a armar va a ser rígido y se monta mecánicamente.

Para el armado mecánico de la hélice, en detrimento de la espiral, la banda está insertada en una pieza rotativa, que, en adelante, se denomina rótula, que arrastra mediante el giro y conduce el borde inferior de la espiral hacia el borde superior de la hélice haciéndolos engarzar (abrocha la cremallera), empujando el nuevo tramo de hélice hacia abajo. Si la rótula gira en sentido contrario separa el borde superior de la hélice del inferior de la espiral alimentando el carrete espiral superior y disminuyendo la longitud del apéndice helicoidal (desabrocha la cremallera). La rótula se puede hacer rotar accionando manualmente una manivela, Reivindicación 19, engranada con ruedas dentadas con la rótula. Por lo tanto, girando la manivela en un sentido se arma la hélice y en el sentido contrario se desarma, hasta los topes en los dos extremos de la banda. Cuando el apéndice ha alcanzado la longitud deseada, se bloquea el giro de la rótula para mantener estable y rígida la hélice, mediante un freno (Reivindicación 18) que añade rigidez al conjunto porque comprime la parte superior de la hélice en la rótula (contra su parte interna).

Se pueden disponer unos niveles (electrónicos o no) en la plataforma que acciona el apéndice para facilitar su orientación respecto a la dirección de la fuerza de la gravedad, Reivindicación 21.

5. Motorización del mecanismo para el armado automático: esta descripción es opcional y sólo aplica si se quiere motorizar el armado de un tubo rígido.

Para motorizar el armado mecánico y automático del tubo se puede acoplar un motor, Reivindicación 20, a la rueda dentada de la rótula en sustitución (o de forma complementaria) de la manivela. Por lo tanto, accionando el control de giro del motor en un sentido, en el contrario y parándolo, se puede armar, desarmar o bloquear (manteniendo rígido el cilindro que constituye el apéndice) la hélice respectivamente.

Evidentemente, se pueden combinar varios de estos mecanismos para generar un grupo de actuación/soporte para resolver aplicaciones más complejas, pero que aprovechen la característica de compactación de la invención, Reivindicación 23.

Adicionalmente, se puede equipar el apéndice motorizado con un servomecanismo (Reivindicación 22) que permita controlar el despliegue del tubo y, por ejemplo, haciendo uso de la información de las señales de los niveles electrónicos, orientar la plataforma accionada, cuando se ha dispuesto un grupo de actuadores, según la consigna programada.

Ejemplo de realización

Se van a describir tres ejemplos posibles de realización de tubos compacta bies (aunque pueden existir infinidad de ellas) con diferentes características constructivas y soluciones técnicas, que les confieren diferentes propiedades y las hacen más adecuadas para diferentes usos y aplicaciones:

1.

Banda flexible con cremallera (Reivindicaciones 1 y 12)

2.

Banda semirrígida con cremallera (Reivindicaciones 2, 12 y 14)

3.

Banda semirrígida conjunta a presión (Reivindicaciones 3,12 y 14)

Se describen, a continuación, estas tres posibles realizaciones:

1.

Realización mediante banda flexible con cremallera: los bordes de la banda presentan dientes similares a los de las cremalleras de uso común (cremalleras de dientes metálicos o plásticos con dos bandas textiles, cada una de ellas con un único borde dentado), la banda es flexible (de tela, elástica, plástica, etc.). La banda cuenta con uno o dos cursores, desliza dores (sliders en inglés) o carro (como el de una cremallera) para abrochar o desabrochar a mano la cremallera en forma la hélice cilíndrica en función del sentido de desplazamiento (Fig. 4). La banda tendrá una longitud "L", 1 en Fig. 4, y anchura "P", 2 en Fig. 4.

Para esta realización, existe la tecnología y las cadenas industriales de montaje porque la solución técnica es muy similar a la de las cremalleras que se emplean en la industria textil. Sólo difiere en que los dos lados de la banda presentan dientes de cremallera formando un tubo como el presentado en la Fig. 5. En esta realización el tubo resultante es muy flexible por lo que su uso debe dedicarse a aquellas aplicaciones donde la flexibilidad no sea un inconveniente sino una ventaja.

2.

Realización mediante banda semirrígida (debe poder enrollarse) con cremallera: los bordes de la banda presentan los dientes similares a los de las cremalleras de uso común (cremalleras metálicas y cremalleras plásticas), pero la banda es del mismo material y solidaria con los dientes.

Para esta realización se introduce el mecanismo denominado rótula, para conducir la banda desde la forma espiral del carrete inicial a la forma de hélice del tubo final (el giro de la rótula produce el armado/desarmado del tubo sin la necesidad de que éste gire). La rótula está compuesta por un tornillo (que va transformando la espiral en hélice), un cursor acoplanar, (para abrochar/desabrochar la cremallera cambiando el plano de uno de los bordes de la banda, como se muestra en la Fig. 6), a diferencia de la cremallera clásica, donde los dos bordes y el cursor se encuentran y operan en el mismo plano (coplanar), y una culata, contra la que gira el tornillo, que es la que aguanta el empuje del tubo al formarse y el peso de la estructura cuando está apoyada como soporte, ejerce fuerza como actuador lineal, etc. En esta realización, la rótula puede utilizar un cursor de fricción de operación acoplanar, Reivindicación 4, (Fig. 7) en su interior para abrochar o desabrochar la banda que forma la hélice cilíndrica en función del sentido de giro. Este cursor presenta dos rampas (1 y 2 en Fig. 7) que hacen coincidir las cabezas de los dientes de los bordes de forma alterna con el ángulo (3 en Fig. 7) adecuado para producir el abroche. En las Figuras 7a, 7b y 7c. se muestran diferentes vistas del cursor para explicar su estructura y viabilidad. Las rampas del cursor pueden ser curvas para disminuir las tensiones de la banda y conducirla en las trayectorias precisas y, por lo tanto, disminuir las fuerzas necesarias para el abroche manual o motorizado y, en consecuencia, minimizar el consumo de energía necesario para su operación.

Para esta realización, existe la tecnología y las cadenas de montaje porque la solución técnica es muy similar a la de las cremalleras que se emplean en la industria textil. Sólo habría que sustituir la banda textil por una de metal o plástico y dentaria por ambos bordes. En esta realización, queda espacio entre los bordes abrochados de la banda, lo que hace que el apéndice tenga holgura y no sea totalmente rígido, limitando, así, su uso a aquellas aplicaciones con soportes más flexibles y que no tengan que resistir tracciones o compresiones excesivas (longitudinales o transversales).

Para mejorar la rigidez de esta realización se presenta la banda de la Fig. 8, (de longitud "L", 1 en Fig. 8a, y anchura "P", 2 en Fig. 8a) donde los dientes de la cremallera están protegidos y ocultos bajo un borde recto que hace las veces de gancho para mejorar la estanqueidad y rigidez de la junta resultante. La junta se verá como una línea lisa (sin dientes) que traza una hélice en el tubo resultante (interna y externamente). Esta banda presenta bordes complementarios (marcados como 3 y 4 en la Fig. 8a) y presenta un cuello (indicado como 5 en la Fig. 8a) para que el cursor pueda conducir los bordes por la trayectoria correcta para su abroche/desabroche (el cuello puede dentarse para facilitar el arrastre de la banda como una cadena: cuando el tubo trabaje como parte de un accionador lineal a tracción o a compresión puede ser necesaria una gran fuerza de actuación por lo que la banda puede requerir un cuello dentado y el tornillo de la rótula también deba dentarse para que la manivela o el motor trasmitan toda la fuerza necesaria). En la Fig. 8b se muestra el detalle de los bordes, la cúpula convexa de los dientes (6 en la Fig. 8b) que encajan en la cara cóncava opuesta del diente (7 en la Fig. 8b) y los cuellos de los perfiles (5 en la Fig. 8b). En a Fig. 8c se muestra el aspecto que presentaría la unión una vez abrochada y el sentido, de la fuerza que debe soportar (8 en la Fig. 8c) y del radio de curvatura de la hélice (9 en la Fig. 8c). En la Fig. 8d se presenta el contorno del cursor acoplanar de fricción (10 en la Fig. 8d) a la altura de la sección donde se ensamblan los dos bordes de dientes mediante sus caras cóncavas y convexas. En este caso la banda 4, en la Fig. 8d, viene de una posición más baja y la banda 3, en la Fig. 8d, se alimenta interiormente respecto del tubo, y viene de una posición más alta. El cursor acoplanar de fricción se encarga de hacer coincidir, para abrochar, ambas hileras de dientes.

En la Fig. 9 se presenta una vista en planta de una rótula compuesta por un tornillo (2 en la Fig. 9), un cursor acoplanar de fricción (6 en la Fig. 9) abrochando los bordes 4, en la Fig. 9, y 3, en la Fig. 9, de una banda (1 en la Fig. 9) en una hélice con radio (5 en la Fig. 9). La alimentación de la banda, en Fig. 9, es externa respecto del tubo. La banda que ya está armada en la hélice (con una circunferencia de radio 5, en la Fig. 9) muestra su borde superior y la banda 1, en la Fig. 9, que alimenta el cursor (que viene de una circunferencia mayor) muestra su borde inferior.

En la Fig. 10 se presenta la misma vista en planta pero el tornillo 2, en Fig. 10, para generar hélice de radio 5, en Fig. 10, presenta un cursor acoplanar de rodadura (6 en Fig. 10), Reivindicación 5. Este cursor está construido con ruedas dentadas montadas sobre un soporte y conduce y arrastra la banda como una cadena de transmisión usando los dientes de la banda como eslabones de la cadena. Las ruedas (7, 8 y 9 en Fig. 10) del cursor conducen el borde que está en el nivel superior (conducen el borde 3, de Fig. 10, de la banda, 1 en Fig. 10, que alimenta la hélice) y la rueda 10, en Fig. 10, del cursor conduce el borde 4 (en Fig. 10) que está en el nivel inferior de la banda y que ya forma parte de la hélice que determina su trayectoria circular (por eso se necesita sólo una rueda). Ambos niveles confluyen para que los bordes se unan, pero el borde de la voluta de la banda 4 queda por debajo del borde de la voluta de la banda 3 (por supuesto, en la configuración de esta Fig. 10). Las ruedas dentadas utilizan el cuello de los bordes para asegurar la correcta conducción de los dientes hacia el borde contrario.

En la Fig. 10, se ha dispuesto un cursor acoplanar de rodadura para mejorar la movilidad y reducir el esfuerzo de operación de la banda dentro de la rótula, y, del mismo modo, el tornillo que conduce, en forma de hélice, la banda también se puede dotar de ruedas que conviertan todo el canal helicoidal en un conducto de rodadura que minimice el trabajo para curvar la banda y, por lo tanto, el consumo de energía para su operación. La banda y las ruedas del tornillo se pueden dentar para que actúen como cadena y piñón y conseguir un arrastre más preciso y controlado de la tracción durante la operación (de la manivela o del motor),

En la Fig. 11 se muestra una vista en perspectiva de la rótula armando un tubo a partir de un carrete (1 en Fig. 11) de banda perpendicular al eje de la hélice. Por lo tanto, la rótula convierte la espiral circular en una hélice cilíndrica a través de una trayectoria de una hélice cónica. En consecuencia, la cara exterior del tornillo, 3 en Fig. 11, e interior, 2 en Fig. 11 y el cursor acoplanar de fricción (6 en Fig. 11) están dispuestos para generar esta trayectoria helicoidal cónica. En la Fig. 11 también se muestra la culata (4) que soporta el empuje del tornillo venciendo las tensiones de la banda al armar el tubo, el cable tensor (8) de la estructura o hilo luminoso (por ejemplo de neón), Reivindicaciones 16 y 17, para usos de iluminación desplegable, el tope del extremo de la hélice (9) que siempre está armado, el freno de bloqueo (5), Reivindicación 18, que comprime/descomprime la banda contra el tornillo interno 2, en Fig. 11, tensa o afloja el cable y baja/sube el trinquete del carrete de cable tensor (7 en Fig. 11), los dientes, 10 en la Fig. 11, permiten aplicar la tracción de una rueda dentada, accionada manualmente o de forma motorizada, sobre la rótula para provocar el giro del tornillo y cursor y, consiguientemente, armar o desarmar el tubo. Para facilitar el giro del tornillo sobre la culata puede equiparse la unión con unos rodamientos que minimicen la energía necesaria para el funcionamiento global.

Este concepto, es aplicable a las cremalleras clásicas, es decir, mediante el cursor acoplanar es posible disponer de cremalleras como las actuales pero sin necesidad de que las bandas sean textiles sino del mismo material que los dientes y solidarias con éstos (plásticos o metálicos), Reivindicación 8. Se podrían conseguir cierres mucho más robustos para abrochar, por ejemplo, chapas metálicas o láminas de plástico.

3. Realización mediante banda semirrígida (se debe poder enrollar y torsionar) con junta a presión: el apéndice presenta, en los bordes de la banda, unos perfiles complementarios (dentados o no) que arman una junta totalmente sólida (sin huecos) y estanca que se refuerza con la presión del peso que aguanta por la forma, orientación y disposición de sus perfiles (Fig. 12). Adicionalmente se puede equipar con un cable (enrollado en un carrete tensionado para la recogida del cable y con trinquete, para evitar la recogida en operación y mantener la tensión, alojado en el hueco superior de la rótula, solidario con la culata para que, si se desea, no gire con el tornillo, al igual que el tubo en formación), que discurra de extremo a extremo, a lo largo del eje del cilindro, para mantener un nivel de tensión constante que impida que la junta se abra (cuando el apéndice está armado y bloqueado) y que haga al apéndice más resistente a tracciones longitudinales o transversales a su eje. En vez de un cable se puede equipar con hilo luminoso para generar un apéndice desplegable iluminado en su interior (útil con banda transparente o traslúcida). La rótula, en esta realización, conduce y enfrenta, mediante el giro sobre el pivote 1, en Fig. 12, los dos bordes complementarios de la banda enganchándolos (mediante un vástago, 2 en Fig. 12) y cerrando la junta y, por lo tanto, armando la hélice. Girando en sentido contrario, desengrana los perfiles, abre la junta y desmonta la hélice.

Para esta realización se deberán mecanizar los bordes de la banda (metálica, plástica, etc.) para dotarlos de los perfiles complementarios que permitan formar la junta estanca. En la configuración de la Fig. 12 la banda se puede generar por extrusión y se puede obtener en forma de tirabuzón con el radio de curvatura del cilindro que dará origen al tubo (para minimizar la energía necesaria para el armado y desarmado de la hélice).

En la Fig. 12, el pivote es el punto en torno al cual se produce la torsión progresiva de la banda para conseguir el encaje de los dos perfiles y el armado de la hélice. El vástago, con la curvatura adecuada para el giro del conjunto sobre el pivote, consigue el anclaje de los dos perfiles y evita que se desarme la hélice a no ser que se produzca una torsión igual y en sentido contrario de la que se utilizó para armarla. El ángulo 3, en la Fig. 12, realiza la función de apretar la banda, debido a la carga que soporta el tubo, contra el arco de las volutas de la hélice y contrarrestar la posible presión que ejerza la banda por el temple (si se utiliza fleje templado como material de la banda) y la circunferencia mayor de las volutas en estado de espiral. Se presenta una configuración para alimentación de banda de forma interna. El ángulo 4, en Fig. 12, refuerza el enganche para conseguir mayores anclajes en aplicaciones que así lo requieran. El cuello 5, en Fig. 12, permite el agarre y la conducción de la banda por el cursor. Se muestra también una visión global de la banda con estos perfiles, la fuerza a soportar (6 en la Fig. 12) y el radio de curvatura (7 en la Fig. 12).

En la Fig. 13a, 13b y 13c se muestran instantes de la secuencia del desarmado de la junta cuando los perfiles giran sobre el pivote.

En la Fig. 14a, 14b, 14c y 14d se muestran cuatro secciones de un posible cursor acoplanar de fricción (1 en estas figuras), Reivindicación 6, para provocar la torsión y desplazamientos necesarios, para el encaje de los perfiles en la trayectoria de cierre girando sobre el pivote. Sin embargo, dada la configuración de los perfiles y el trozo ya armado de la hélice, la banda se autoconduce desde la espiral hasta la hélice, porque el pivote de la banda armada hace de guía (simplemente disponiendo unos pretiles en la banda armada hasta que el cursor dé una vuelta entera y la banda ensamblada encima sostenga la que se armó en la vuelta anterior). Otra posibilidad, sería un cursor acoplanar de rodadura y torsión Reivindicación 7, que, como ya se comentó anteriormente, disminuiría la energía necesaria para la conducción de la banda también en esta realización.

Con esta configuración, cuando la hélice está armada, la banda se enrosca y alinea formando el cilindro del tubo, por lo que impide que los perfiles giren sobre el pivote y, por lo tanto, bloquea cualquier forma de desarmar la estructura, lo que le confiere gran robustez a presiones y tensiones longitudinales o transversales con respecto al eje del tubo.

En esta realización no queda espacio entre los dos bordes y, además, se pueden recubrir las caras planas del perfil con una capa de material flexible que consiga la estanqueidad del borde bajo presión. Por lo tanto, se conseguirían apéndices muy rígidos e impermeables que posibilitarían aplicaciones más exigentes que en la realización anterior.

En la Fig. 15 se presenta una realización basada en el mismo concepto (con pivote 1, vástago 2, ángulos 3 y 4, cuellos 5, fuerza 6 y radio de curvatura 7) pero configurada para que la banda alimente de forma externa la generación del tubo (dependiendo de las características de flexibilidad y torsión del material de la banda y de la disposición del carrete de ésta, con respecto al eje del tubo, puede resultar de mayor interés utilizar esta configuración).

En las Fig. 16a y 16b se muestra una disposición del carrete de banda oblicua (con el mismo ángulo con el que se enrolla la hélice) al eje del tubo en formación. Por lo tanto, la rótula presentará un tornillo cilíndrico, Reivindicación 9, más simple de construir y que evitará tensiones en la banda, por lo que, se consumirá menos energía en su operación. Sin embargo las dimensiones del dispositivo final serán mayores que en la configuración de la Fig. 17.

En las Fig. 17a y 17b el carrete de la banda es perpendicular al tubo, lo que minimiza las dimensiones del dispositivo pero dificulta la forma de la rótula. El tornillo de la rótula deberá presentar una forma de hélice cónica, Reivindicación 10, para conducir la espiral del carrete de banda hacia hélice cilíndrica del tubo.

En estas descripciones se ha presentado la espiral del carrete de banda en posición concéntrica respecto del eje de la hélice cilíndrica del tubo. En algunas aplicaciones será más conveniente que el carrete sea excéntrico y externo (por ejemplo, cuando se utilicen varios carretes, para formar varias hélices que formen un grupo de apoyo o actuación, Reivindicación 23, y se puedan apilar los carretes de bandas, para ocupar un único espacio cilíndrico, que alimenten tangencialmente las hélices).

Descripción de las figuras

Fig. 1: Vista de la banda como un paralelepípedo

Fig. 2: Vista de la banda como una hélice

Fig. 3: Relaciones entre el ángulo de desarrollo de la hélice y su radio:

a)

Con ángulo menor que 45º

b)

Con ángulo igual a 45º

c)

Con ángulo mayor que 45º

Fig. 4: Vista de banda dentada en sus dos bordes Fig. 5: Vista de hélice montada a partir de una banda dentada en sus dos bordes Fig. 6: Vista de hélice con abroche/desabroche acoplanar Fig. 7: Vistas de cursor acoplanar de fricción: a) Vista en perspectiva trasera b) Vista en perspectiva delantera c) Vista frontal Fig. 8: Vistas banda semirrígida con cremallera protegida

a)

Banda en perspectiva

b)

Detalle de bordes

c)

Ensamble de bordes

d)

Sección del abroche de bordes (a la altura dentada) y contorno de cursor

Fig. 9: Vista en planta de rótula con cursor acoplanar de fricción Fig. 10: Vista en planta de sección de rótula con cursor acoplanar de rodadura Fig. 11: Vista en perspectiva de tubo cilíndrico compactable con rótula acoplanar de fricción. Fig. 12: Vistas de sección de perfiles para banda semirrígida conjunta a presión para alimentación de banda interior

a la hélice Fig. 13: Secuencia de vistas del desarmado de una banda semirrígida conjunta a presión a) Junta cerrada b) Giro sobre el pivote en el proceso de apertura de la junta c) Junta abierta Fig. 14: Secciones de cursor acoplanar de fricción para banda semirrígida con junta a presión: a) Sección de cursor aproximando perfiles b) Sección de cursor acoplando sobre el pivote c) Sección de cursor en giro para abroche d) Sección de cursor con abroche concluido Fig. 15: Vistas de sección de perfiles para banda semirrígida con junta a presión para alimentación de banda exterior

a la hélice Fig. 16: Vista de configuración con carrete de banda inclinado respecto del tubo: a) Vista lateral b) Vista en perspectiva Fig. 17: Vista de configuración con carrete de banda perpendicular respecto del tubo a) Vista lateral b) Vista en perspectiva

Claims (23)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Banda enrollable en forma de tubo cilíndrico caracterizada porque está dentada, en forma de cremallera, en ambos bordes y se puede abrochar siguiendo una hélice.

2. 2.

   Banda enrollable en forma de tubo cilíndrico, según la reivindicación 1, caracterizada porque los dientes de la cremallera están protegidos y ocultos por perfiles complementarios, generando una junta lisa y más rígida que en reivindicación 1 cuando se abrocha.

3. 3.

   Banda enrollable en forma de tubo cilíndrico caracterizada porque presenta unos perfiles (dentados o no) en sus bordes que encajan uno con otro mediante el giro sobre un pivote y no se pueden desencajar si no se gira, de forma idéntica, en sentido contrario, produciendo una junta lisa y con la posibilidad de conseguir la estanqueidad del tubo. Esta banda se puede fabricar de forma recta o curvada, en forma de tirabuzón (con el radio de la hélice a generar), por lo que, torsionándola sobre el pivote de su perfil, se produce un ensamble/desensamble con poco consumo de energía.

4. 4.

   Cursor acoplanar de fricción caracterizado porque conduce las dos filas opuestas de dientes de la cremallera de la banda, según reivindicación 1 y 2, por deslizamiento, en dos trayectorias cuyos ángulos producen el abroche o desabroche en un plano diferente al del plano de los dientes y la banda.

5. 5.

   Cursor acoplanar de rodadura caracterizado porque conduce las dos filas opuestas de dientes de la cremallera de la banda, según reivindicación 1 y 2, mediante unas ruedas dentadas que arrastran los bordes como una cadena, en dos trayectorias cuyos ángulos producen el abroche o desabroche en un plano diferente al del plano de los dientes y la banda.

6. 6.

   Cursor acoplanar de fricción y torsión caracterizado porque conduce los dos perfiles de los bordes de la banda, según reivindicación 3, por deslizamiento y torsionándolos, provocando el giro progresivo y acercamiento en la posición necesaria para que los perfiles complementarios engranen y se bloqueen, generando un cierre y una junta lisa que sólo se puede deshacer repitiendo el desplazamiento y el giro idéntico e inverso de los perfiles.

7. 7.

   Cursor acoplanar de rodadura y torsión caracterizado porque conduce los dos perfiles de los bordes de la banda, según reivindicación 3, por rodadura y torsionándolos, provocando el giro progresivo y acercamiento en la posición necesaria para que los perfiles complementarios engranen y se bloqueen, generando un cierre y una junta lisa que sólo se puede deshacer repitiendo el desplazamiento sobre las ruedas del cursor y la torsión idénticos e inversos de los perfiles.

8. 8.

   Cremallera de forma clásica caracterizada porque se puede construir de una sola pieza (dientes y banda con el mismo material flexible) y abrochable/desabrochable mediante los cursores acopla nares según reivindicados 4 y 5.

9. 9.

   Rótula para armar/desarmar un tubo helicoidal (alimentable interior o exteriormente) caracterizada porque cuenta con un tornillo (de fricción o rodadura) en forma de hélice cilíndrica y un cursor acoplanar (de fricción o rodadura), según reivindicaciones 4, 5, 6 y 7, para ensamblar/desensamblar la hélice, a partir de una banda, dentada o perfilada en sus dos bordes, enrollada en un carrete inclinado respecto del eje del tubo.

10. 10.

    Rótula para armar/desarmar un tubo helicoidal (alimentable interior o exteriormente) caracterizada porque cuenta con un tornillo (de fricción o rodadura), según reivindicaciones 4, 5, 6 y 7, en forma de hélice cónica y un cursor acoplanar (de fricción o rodadura) para ensamblar/desensamblar la hélice, a partir de una banda, dentada o perfilada en sus dos bordes, enrollada en un carrete perpendicular al eje del tubo.

11. 11.

    Rótula múltiple caracterizada porque cuenta con un tornillo (con rosca doble, triple, etc.) y varios cursores para armar un tubo helicoidal, a partir de varias bandas dentadas o perfiladas en sus dos bordes recogidas en un mismo carrete en espirales concéntricas dobles, triples, etc.

12. 12.

    Tubo compactable y rearmable caracterizado porque se ensambla helicoidalmente a partir de una única banda según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9 y 10 para conseguir grandes índices de compactación.

13. 13.

    Tubo compactable y rearmable caracterizado porque se ensambla helicoidalmente a partir de varias bandas usando una rótula múltiple, según reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10 y 11 para conseguir grandes índices de compactación.

14. 14.

    Actuador lineal compacto caracterizado porque puede desarrollar un recorrido muy largo porque monta un vástago desarrollado a partir de un tubo compactable y rearmable, según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 y 12.

15. 15.

    Actuador lineal compacto caracterizado porque puede desarrollar un recorrido muy largo porque monta un vástago desarrollado a partir de un tubo compactable y rearmable, según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 y 13.

16. 16.

    Cable tensor caracterizado porque se enrolla y desenrolla (a la vez que se recoge o despliega, respectivamente, la hélice) en un carrete dispuesto dentro de la rótula, en la base de la culata, con tensor y trinquete, que tensa, sin girar, el tubo, según reivindicaciones 12 y 13, para aumentar la rigidez de la estructura helicoidal por compresión de las juntas.

17. 17.

    Hilo luminoso caracterizado porque se enrolla y desenrolla (a la vez que se recoge o despliega, respectivamente, la hélice) en un carrete dispuesto dentro de la rótula, en la base de la culata, que ilumina el alma del tubo transparente o traslúcido, según reivindicación 12 y 13, para permitir iluminación desplegable.

18. 18.

    Freno de bloqueo para impedir el giro de la rótula y evitar el armado/desarmado de la hélice del tubo caracterizado porque afianza el tubo, según reivindicaciones 12 y 13, contra la rótula y puede llegar a tensar un posible cable o hilo luminoso (según reivindicaciones 16 y 17) que discurra por el alma del tubo para aumentar la rigidez de la estructura o iluminarla.

19. 19.

    Manivela caracterizada por producir manualmente el giro de la rótula para desplegar o recoger el tubo, según reivindicaciones 12 y 13.

20. 20.

    Motor caracterizado por producir automáticamente el giro de la rótula para desplegar o recoger el tubo, según reivindicaciones 12 y 13.

21. 21.

    Niveles caracterizados porque indican la inclinación del tubo, según reivindicaciones 12 y 13, respecto de la fuerza de atracción gravitacional.

22. 22.

    Servomecanismos caracterizados por accionar el motor/es de la rótula/s del actuador/es lineal/es, según reivindicaciones 14 y 15, para conseguir automáticamente la nivelación de un plano reorientable por los actuadores.

23. 23.

    Grupo de apoyo, apéndice o actuación caracterizado por estar construido por un conjunto de apéndices, soportes o actuadores, según las reivindicaciones 12, 13, 14 y 15 que aprovechen las características de compactación de estos dispositivos.