ES2204427T3 - Capsula para amortiguar vibraciones y ruidos en una instalacion o aparato hidraulico. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para amortiguar vibraciones y ruidos en una instalación hidráulica o en un aparto hidráulico, estando el dispositivo realizado en forma de cápsula (3) amortiguadora de material elástico, con una pared delantera delgada que actúa como membrana, y con una pared perimetral prevista para ser alojada en un asiento de contención (37, 38), que se caracteriza porque dicha cápsula (3) amortiguadora consiste en dos partes: una primera parte (1) de material laminado elástico, delgado, que incluye una porción (10) delantera que actúa como membrana, desde la que se desarrolla una porción que forma una primera pared (11) perimetral interna, la cual está conectada, a su vez, por su extremo distal, a una porción que forma una segunda pared (12) perimetral externa, al menos de forma parcialmente paralela con dicha pared (11) perimetral interna, y que define una cavidad (14) en relación con la misma, y una segunda parte (2) tubular, de material más rígido, que es más gruesa que la constitutivade la citada primera parte (1) laminada, que posee una sección esencialmente correspondiente con la sección de dicha cavidad (14) de la citada primera parte (1), y que, bajo condiciones operativas, está insertada en la misma.

Description

Cápsula para amortiguar vibraciones y ruidos en una instalación o aparato hidráulico.

El objeto de esta invención consiste en un dispositivo para amortiguar vibraciones y ruidos en una instalación hidráulica o en un aparato hidráulico, un dispositivo en forma de cápsula amortiguadora de material elástico, con una pared delantera delgada que actúa como membrana, y con una pared perimetral prevista para ser alojada en un asiento de contención.

Una cápsula amortiguadora similar se introduce en un asiento de contención en una zona de una instalación de un aparato hidráulico, que está en comunicación con un circuito de líquido, pero, con preferencia, a través de la cual no circula el flujo directamente, de modo que la cápsula absorbe y compensa las pequeñas variaciones de presión que corresponden a vibraciones y ruidos, cuando éstos se producen en la instalación, sin que se vea afectada directamente por el flujo.

Una cápsula amortiguadora del tipo comentado, su principio operativo, y diversos métodos de instalación de la misma en un aparato hidráulico, se encuentran descritos en la Patente italiana núm. 1.261.305. La cápsula amortiguadora descrita en la patente referida en lo que antecede, ha originado resultados muy favorables, aunque no obstante presenta dos desventajas.

La primera desventaja consiste en que el asiento en el que se aloja la cápsula amortiguadora, debe ser mecanizado con una cierta precisión, con el fin de asegurar un sellado eficaz para el aire contenido en la propia cápsula. Esto se debe al hecho de que el material elástico que forma la cápsula amortiguadora, incluso aunque sea de pequeño espesor en relación con la pared perimetral, no es capaz de ejercer una fuerte presión contra las paredes del asiento que la sujeta, lo que sería necesario para establecer un sellado eficaz si existieran imperfecciones en el acabado, o imprecisiones en cuanto a las dimensiones del asiento de contención.

La segunda desventaja consiste en una cierta dificultad que se presenta durante la operación de introducción de la cápsula amortiguadora en el asiento previsto para mantenerla. De hecho, la fuerza de compresión ejercida sobre la cápsula para introducirla, tiende a provocar una expulsión parcial del aire desde su interior, lo que reduce entonces la efectividad de la acción amortiguadora ejercida por la cápsula. Se requiere un gran cuidado cuando se introduce la cápsula en el asiento, de modo que no expulse el aire, y en realidad, a pesar de ese cuidado, ocurre con frecuencia que ese objetivo no se consigue. No es posible, sin embargo, realizar esta introducción utilizando medios mecánicos.

Esta invención se ha propuesto como objetivo el hecho de perfeccionar una cápsula amortiguadora del tipo requerido, con el fin de conservar todas sus cualidades funcionales o incrementarlas, así como evitar las desventajas que la misma presenta.

Por lo tanto, un primer objetivo de esta invención consiste en obviar la necesidad, a efectos de establecer un sellado eficaz, de una mecanización precisa del asiento previsto para contener la cápsula amortiguadora.

Otro objetivo de la invención consiste en facilitar la introducción de la cápsula amortiguadora en el asiento de contención, evitando cualquier escape de aire desde el interior de la cápsula.

En relación con todo esto, un objetivo de la invención consiste en hacer que resulte posible la introducción mecánica de una cápsula amortiguadora en el asiento de contención.

Un objetivo adicional de la invención consiste en asegurar que, como consecuencia de la introducción de la cápsula amortiguadora en su asiento de contención, existe un incremento de la presión del aire contenido en la cápsula, lo que incrementará su eficacia.

Finalmente, un objetivo de la invención consiste en conseguir uno o más de los objetivos descritos sin incrementar, de manera apreciable, los costes de fabricación de la cápsula amortiguadora, y reduciendo considerablemente los costes de su montaje.

Los objetos y objetivos anteriores, han sido alcanzados mediante las características expuestas en la reivindicación 1. Las realizaciones de la invención desarrolladas ventajosamente, constituyen el objeto de las reivindicaciones 2 a 10.

De acuerdo con la invención, la cápsula amortiguadora consiste en dos partes: una primera parte de material laminado elástico, delgado, que incluye una porción frontal que actúa como membrana, desde la que discurre una porción que forma una primera pared perimetral interna, la cual, a su vez, está conectada por su extremo distal a una porción que forma una segunda pared perimetral externa, al menos aproximadamente paralela con la primera pared perimetral interna citada, y que define una cavidad en relación con la misma; y una segunda parte tubular, de material más rígido, que es más gruesa que aquella que forma la primera parte laminada, que posee una sección que corresponde esencialmente con la sección de la cavidad mencionada anteriormente en la primera parte, y que, bajo condiciones operativas, está insertada en la misma.

La cápsula amortiguadora se prepara para su introducción en un asiento de contención mediante inserción (manual o mecánica) de la parte rígida, tubular, en la cavidad de la parte laminada elástica. Una vez que se ha hecho esto, resulta fácil introducir la cápsula amortiguadora en el asiento correspondiente, puesto que la fuerza de compresión necesaria para esta operación puede ser aplicada a la parte tubular rígida, lo que tira de la parte elástica junto con la misma. Puesto que no se aplica ninguna fuerza de compresión a la parte que forma la membrana, no existe peligro de que el aire sea expulsado del interior de la cápsula amortiguadora durante esta operación.

Por el contrario, el efecto de la introducción de la cápsula amortiguadora en su asiento de contención, hace que el aire contenido en el asiento y en la cápsula resulte ligeramente comprimido, y por lo tanto, bajo condiciones operativas, la cápsula amortiguadora se encuentra llena de aire, a una presión ligeramente mayor que la presión que existía en el ambiente cuando la cápsula amortiguadora fue introducida en su asiento. Esto incrementa la eficacia de la cápsula amortiguadora considerablemente, puesto que debe trabajar entonces bajo la presión del suministro de agua, que es mayor que la presión atmosférica, y por lo tanto está en mejores condiciones de equilibrio cuando se comprime ligeramente el aire que contiene.

La facilidad con la que se puede introducir la cápsula amortiguadora en un asiento de contención, hace que la mecanización de esta operación resulte posible y ventajosa.

Además, puesto que la parte tubular de la cápsula amortiguadora es relativamente gruesa y rígida, ésta se encuentra capacitada para ejercer una presión radial considerable contra la pared del asiento de contención, y la segunda pared perimetral externa de material elástico, intercalada entre la parte tubular mencionada anteriormente y la pared del asiento de contención, está en condiciones de asegurar un sellado eficaz entre las dos partes, actuando como anillo de sellado. Por consiguiente, resulta posible asegurar un sellado eficaz de la cápsula en su asiento de contención sin tener que depender de tolerancias de mecanización críticas. Una mecanización menos precisa del asiento de contención, resulta así suficiente, y por lo tanto es menos costosa.

La parte tubular mencionada anteriormente de la cápsula amortiguadora, puede tener superficies esencialmente cilíndricas y paralelas, y su superficie externa puede incluir una o más pestañas elevadas. De este modo, el sellado relativo al asiento de contención, queda asegurado por estas pestañas elevadas, con la ayuda del material plegable de la segunda pared perimetral externa de material elástico que actúa como anillo de sellado, y esto permite que se concentre la presión ejercida por la parte tubular sobre la pared del asiento de contención, lo que ayuda también a eliminar la necesidad de tolerancias de mecanización.

Pero también son posibles otras configuraciones para la parte tubular de la cápsula amortiguadora. Por ejemplo, puede ser ligeramente cónica para facilitar su inserción en la parte laminada, y para su posterior instalación en el asiento de contención, estableciendo el sellado mecánico e hidráulico por medio de la interposición de la pared perimetral externa de la parte laminada que actúa como anillo sellante.

Alternativamente, se pueden ofrecer una o más pestañas elevadas, no mediante la parte tubular, sino mediante una de las superficies de la pared perimetral externa de la parte laminada.

Con preferencia, la parte tubular mencionada anteriormente de la cápsula amortiguadora, ofrece una extensión axial ligeramente más grande que la de la cavidad formada por las paredes perimetrales de la parte laminada. De esta forma, cuando las dos partes de la cápsula amortiguadora están ensambladas, la parte tubular destaca en relación con la parte laminada, y resulta especialmente fácil de aplicar solamente a la parte tubular la fuerza de compresión necesaria para introducir la cápsula amortiguadora en su asiento de contención sin que afecte a la membrana de la parte laminada. La operación de introducción de la cápsula en el asiento de contención no presenta, por lo tanto, ninguna dificultad, y si se necesita, puede ser mecanizada fácilmente.

La cápsula amortiguadora perfeccionada puede recibir cualquiera de las instalaciones descritas en la Patente italiana núm. 1.261.305, y en particular, se pueden introducir una o más cápsulas en asientos excavados en las partes fijas o móviles del cuerpo de un aparato hidráulico, o en las partes fijas o móviles de un cartucho para un aparato hidráulico.

Estas y otras características, objetivos y ventajas del objeto de esta invención, resultarán más claras a partir de la descripción que sigue de una forma de realización, la cual consiste en la forma de realización preferida, pero constituye solamente un ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 muestra, a una escala que es mayor que el tamaño real, y en sección transversal, la parte laminada de un cartucho amortiguador de acuerdo con la invención;

La Figura 2 muestra, de igual modo, la parte tubular de este cartucho amortiguador, previsto para ser conectado a la parte laminada, realizada como en la Figura 1;

La Figura 3 muestra, de igual modo, la cápsula amortiguadora completa realizada mediante la conexión de las dos partes como en las Figuras 1 y 2, lista para su introducción en un asiento de contención;

La Figura 4 muestra cómo se puede introducir la cápsula amortiguadora, al igual que en la Figura 3, por ejemplo en un asiento de contención excavado en la base de un cartucho para una espita, y

La Figura 5 muestra cómo se puede introducir la cápsula amortiguadora, al igual que en la Figura 3, por ejemplo en un asiento de contención excavado en el cuerpo de una espita.

Con referencia a la Figura 1, la parte laminada, en cuanto a espesor, de material elástico, de una cápsula amortiguadora como la de esta invención, indicada en su totalidad mediante la referencia 1, ofrece una porción 10 delantera, esencialmente plana cuando está en reposo, y que constituye una membrana, desde la que discurre una porción que forma una primera pared 11 perimetral interna, casi perpendicular a la membrana 10. Esta primera pared 11 perimetral interna conecta, por su extremo distal, por ejemplo con una configuración 13 semi-toroidal, con una segunda pared 12 perimetral externa, que se extiende a una cierta longitud, y con preferencia (como muestra la Figura 1), hasta que la misma llega casi a alcanzar el nivel de la membrana 10. Entre las dos paredes perimetrales, la interna 11 y la externa 12, queda definida una cavidad 14. La longitud axial, que está en la dirección ortogonal al plano de la membrana 10, de la cavidad 14, ha sido mostrada como L1.

La parte 1 laminada de la cápsula amortiguadora puede estar hecha con cualquier material sintético flexible, con preferencia un elastómero.

Con referencia a la Figura 2, la parte tubular, que es de un material más espeso y más rígido que el de formación de la parte laminada 1, de una cápsula amortiguadora según esta invención, cuya parte tubular ha sido designada en su totalidad con la referencia 2, está definida por una superficie 21 interna y por una superficie 22 externa, las cuales están conectadas cada una con la otra por medio de una superficie 23 terminal que puede ser redondeada. Con preferencia, la superficie 22 externa ofrece al menos una pestaña 24 elevada. En su totalidad, la parte 2 tubular ofrece una sección que esencialmente corresponde con la sección de la cavidad 14 de la parte 1 laminada, según se especifica con mayor detalle en lo que sigue, mientras que, con preferencia, la longitud L2 de la parte 2 tubular es considerablemente mayor que la longitud L1 de la cavidad 14 de la parte 1 laminada.

La parte 2 tubular puede estar formada a partir de un material plástico, preferentemente rígido, y por lo tanto no se requieren características particulares.

La parte 2 tubular ha sido prevista para ser insertada en la cavidad 14 de la parte 1 laminada para formar, según se muestra en la Figura 3, la cápsula amortiguadora completa, indicada mediante la referencia 3. Con preferencia, la superficie 21 interna de la parte 2 tubular corresponde con la pared 11 perimetral interna de la parte 1 laminada, y la superficie 22 externa de la parte 2 tubular permite una cierta separación en relación con la pared 11 perimetral externa de la parte 1 laminada, contra cuya superficie interna apoya la pestaña 24. Puesto que la longitud L2 de la parte 2 tubular es mayor que la longitud L1 de la cavidad 14 de la parte 1 laminada, una parte extrema 25 de la parte 2 tubular sobresale en relación con la porción 10, que forma la membrana, de la parte 1 laminada. Este dimensionamiento asegura la máxima facilidad de introducción de la cápsula amortiguadora en su asiento de contención, siendo el sellado establecido por la pestaña 24 de la parte 2 tubular comprimido por la pared 12 perimetral externa de la parte 1 laminada. Ya se ha indicado que en lugar de una sola pestaña 24 elevada, se pueden prever varias pestañas elevadas.

Según se ha dicho, las pestañas elevadas pueden estar también presentes, no sobre la parte tubular de la cápsula amortiguadora, sino sobre una de las superficies de la pared perimetral externa de la parte laminada. Esta posibilidad se ha indicado con líneas punteadas, mediante 15, en la Figura 1.

Las Figuras 4 y 5 muestran dos ejemplos de instalación de una cápsula amortiguadora, según se ha descrito, en una espita de cartucho.

En ambas Figuras 4 y 5, el número 30 indica el cuerpo de una espita a la que se ha conectado un conducto 31 de entrada y alimentación, para el que se requiere amortiguación de vibraciones y ruido. En el cuerpo de espita 30, se ha instalado un cartucho 32 que posee un paso 33 que comunica con el conducto 31. En estos ejemplos, el paso 33 contiene un anillo 34 de sellado que opera junto con un obturador 35 esférico. Las otras partes de la espita, que no afectan a la aplicación de la invención, han sido omitidas. Las espitas con obturadores esféricos de este tipo, son bien conocidas en este campo, por ejemplo mediante la Patente italiana núm. 1.261.604.

En la base del cartucho 32 (o, del mismo modo, en el propio cuerpo 30 de la espita), se proporciona un espacio 36 que comunica con los pasos 31 y 33, pero está desviado con relación a éstos de un modo que comunica con el flujo que circula a través de estos pasos, pero sin que el propio flujo circule a su través. El propósito de esta disposición es el de evitar la aplicación de esfuerzos dinámicos perjudiciales a la cápsula amortiguadora.

En la Figura 4, en la base del cuerpo 32 del cartucho, se ha excavado un asiento 37 previsto para contener la cápsula 3 amortiguadora. Mediante la observación de esta Figura, se puede apreciar cómo puede introducirse la cápsula 3 en el asiento 37 de contención, ejerciendo una fuerza de compresión sobre el borde 25 de su parte 2 tubular, y puesto que éste sobresale con relación a la membrana 10, no existe el peligro de aplicar a esta última una fuerza que obligue a la expulsión del aire desde el interior de la cápsula 3. Por el contrario, durante la penetración de la cápsula 3 amortiguadora en el asiento 37 de contención, se reduce el espacio libre interno común a estas dos partes, y con ello se incrementa la presencia del aire contenido en el mismo. Por lo tanto, cuando se ha llevado a cabo la instalación, existe aire en el espacio interno de la cápsula 3 amortiguadora, y este aire está bajo una presión mayor que la presión atmosférica, lo que hace que la acción amortiguadora ejercida por la cápsula 3 sobre el espacio 36, y a través de éste sobre los pasos 31 y 33 por los que circula el flujo, sea más efectiva.

De manera similar, en la Figura 5, en el cuerpo 30 de la espita se ha excavado un asiento 38 previsto para contener la cápsula 3 amortiguadora. Observando esta Figura, se podrá comprender cómo este método de instalación es igual al que se ha descrito con referencia a la Figura 4, en relación con la introducción de la cápsula 3 amortiguadora en el asiento de contención sin peligro de aplicar a la membrana una fuerza que obligue a expulsar el aire desde el interior de la cápsula 3, provocando por el contrario un aumento de la presión del aire contenido en la misma. Por lo tanto, incluso con esta forma de instalación, se consigue la misma amortiguación ya descrita, ejercida por la cápsula 3 sobre el espacio 36 y, a través de éste, sobre los pasos 31 y 33 por los circula el flujo.

Aunque las Figuras 4 y 5 muestran dos ejemplos de instalaciones posibles de una cápsula amortiguadora de acuerdo con la invención en espitas con obturadores esféricos, se debe entender que estas cápsulas amortiguadoras pueden ser instaladas en cualquier tipo de espita, en cualquier aparato hidráulico diferente de una espita, o incluso en un aparato que constituya un accesorio que tenga como única función la de amortiguar vibraciones y ruidos en una tubería.

Se ha descrito un dispositivo para la amortiguación de vibraciones y ruidos en una instalación hidráulica o en un aparato hidráulico, estando el dispositivo realizado en forma de cápsula amortiguadora de material elástico, con una pared frontal delgada que actúa como membrana, y con una pared perimetral prevista para ser alojada en un asiento de contención, en el que la cápsula amortiguadora consiste en dos partes: una primera parte de material laminado que es fina y elástica, preferentemente de elastómero, que incluye una porción delantera que actúa como membrana, desde la que se desarrolla una porción que forma una primera pared perimetral interna que está, a su vez, conectada por su extremo distal a una porción que forma una segunda pared perimetral externa, al menos aproximadamente paralela a la primera pared perimetral interna, y que define una cavidad en relación con ésta; y una segunda parte tubular, de material más rígido, que es más gruesa que la constitutiva de la primera parte laminada, con preferencia un material plástico rígido, que posee una sección esencialmente correspondiente con la sección de la cavidad de la primera parte, y que, bajo condiciones operativas, está insertada en la misma, y que con preferencia se proyecta desde aquella, en una corta extensión.

Se debe entender que la invención no está limitada a las formas de realización descritas e ilustradas como ejemplos. Se han descrito algunas modificaciones, y otras están dentro de la capacidad de los expertos en este campo. Estas modificaciones y cualquier sustitución con técnicas equivalentes, pueden ser llevadas a cabo con relación a lo que se ha descrito e ilustrado, sin apartarse por ello del alcance de la invención según se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

1. Un dispositivo para amortiguar vibraciones y ruidos en una instalación hidráulica o en un aparto hidráulico, estando el dispositivo realizado en forma de cápsula (3) amortiguadora de material elástico, con una pared delantera delgada que actúa como membrana, y con una pared perimetral prevista para ser alojada en un asiento de contención (37, 38),

que se caracteriza porque dicha cápsula (3) amortiguadora consiste en dos partes:

una primera parte (1) de material laminado elástico, delgado, que incluye una porción (10) delantera que actúa como membrana, desde la que se desarrolla una porción que forma una primera pared (11) perimetral interna, la cual está conectada, a su vez, por su extremo distal, a una porción que forma una segunda pared (12) perimetral externa, al menos de forma parcialmente paralela con dicha pared (11) perimetral interna, y que define una cavidad (14) en relación con la misma, y

una segunda parte (2) tubular, de material más rígido, que es más gruesa que la constitutiva de la citada primera parte (1) laminada, que posee una sección esencialmente correspondiente con la sección de dicha cavidad (14) de la citada primera parte (1), y que, bajo condiciones operativas, está insertada en la misma.

2. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque dicha parte (2) tubular de la citada cápsula (3) amortiguadora ofrece superficies (21, 22) esencialmente cilíndricas y paralelas.

3. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque dicha parte (2) tubular de la citada cápsula (3) amortiguadora ofrece una superficie externa ligeramente cónica adecuada para albergar un asiento (37, 38) de contención que establece el sellado mecánico e hidráulico mediante la interposición de dicha pared (12) perimetral externa de la citada parte (1) laminada que actúa como anillo de sellado.

4. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que se caracteriza porque la superficie (22) externa de dicha parte (2) tubular de la citada cápsula (3) amortiguadora, incluye al menos una pestaña (24) elevada que opera junto con la citada pared (12) perimetral externa de dicha parte (1) laminada, para establecer el sellado en relación con el citado asiento (37, 38) de contención.

5. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, que se caracteriza porque la superficie (21) interna de dicha parte (2) tubular corresponde con la citada pared (11) perimetral interna de dicha parte (1) laminada; la superficie (22) externa de dicha parte (2) tubular ofrece un huelgo en relación con la citada pared (12) perimetral externa de dicha parte (1) laminada, y dicha pestaña (24) elevada se extiende de modo que casi entra en contacto con la superficie interna de la citada pared (12) perimetral externa.

6. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque dicha pared (12) perimetral externa de la citada parte (1) laminada ofrece al menos una pestaña (15) elevada.

7. Un dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque dicha parte (2) tubular ofrece una extensión (L2) axial que es ligeramente mayor que (L1) de dicha cavidad (14) formada por las citadas paredes (11, 12) perimetrales de dicha parte (1) laminada.

8. Un dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque dicha parte (1) laminada de dicha cápsula (3) está hecha de un material sintético flexible, con preferencia elastómero.

9. Un dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque dicha parte (2) tubular de la citada cápsula (3) está hecha de un material plástico, con preferencia rígido.

10. Un aparato hidráulico que se caracteriza porque incluye uno o más dispositivos para amortiguar vibraciones y ruidos según una de las reivindicaciones anteriores.