ES2210626T3 - Acumulador de piston con junta de obturacion para filtracion en profundidad. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN ACUMULADOR DE EMBOLO CON UN EMBOLO 12 DE SEPARACION MOVIL LONGITUDINALMENTE DENTRO DE UNA CARCASA 10 DE ACUMULADOR, QUE SEPARA DE FORMA ESTANCA UN LADO 14 DEL FLUIDO DEL ACUMULADOR DE SU LADO 16 DE GAS A TRAVES DE UN EQUIPO 18 DE JUNTA CON DISPOSICION ESTANCA. PARA ELLO EL EQUIPO 8 DE ESTANQUEIDAD MUESTRA UN MEDIO 24 DE SEPARACION CON PROPIEDADES DE FILTRACION PROFUNDA, CONSIGUIENDOSE UN ACUMULADOR DE EMBOLO, QUE BAJO CONDICIONES EXTREMAS EN LARGO TIEMPO DE UTILIZACION Y EN APARICION DE SUCIEDADES EN EL MEDIO DE OPERACION MANTIENE SU ESTANQUEIDAD Y ASEGURA, QUE EN NINGUNA SITUACION DE OPERACION PUEDA FUGARSE GAS AL LADO DEL FLUIDO.

Description

Acumulador de pistón con junta de obturación para filtración en profundidad.

La invención se refiere a un acumulador de pistón con un pistón de separación desplazable longitudinalmente dentro de una carcasa del acumulador, que separa con efecto de obturación un lado de fluido del acumulador de su lado de gas a través de una instalación de obturación, estando dispuesto sobre el lado de gas del acumulador un segundo pistón de separación y estando provisto un espacio intermedio, dispuesto entre los dos pistones de separación, con un medio de obturación, que está pretensado bajo la acción de los dos pistones de separación, que se pueden mover uno sobre el otro a través de un acumulador de fuerza.

Se conocen acumuladores de pistón de este tipo (DE 41 41 929 A1) en una pluralidad de tipos de construcción. Los componentes esenciales de un acumulador de pistón son el tubo cilíndrico exterior que forma la carcasa del acumulador, por lo que los acumuladores de pistón están designados también con acumuladores cilíndricos, el pistón de separación con el sistema de obturación en forma de anillos de obturación montados en su periferia exterior así como las tapas de cierre del lado frontal, que incluyen al mismo tiempo también la conexión de líquido y la conexión de gas, respectivamente. La carcasa del acumulador tiene en este caso esencialmente dos tareas; por una parte, sirve para el alojamiento de la presión interior y, por otra parte, lleva a cabo la guía del pistón de separación, que representa el medio de separación entre el lado del gas y el lado del líquido.

Se plantean altos requerimientos de funcionalidad a la aplicación de acumuladores cilíndricos o acumuladores de pistón de este tipo, y en particular sobre amplios intervalos de temperatura, por ejemplo entre -40ºC y -150ºC. Se ha mostrado ahora en ensayos en bancos de pruebas que los acumuladores de este tipo no funcionan de forma satisfactoria con respecto al comportamiento de larga duración, puesto que en los acumuladores conocidos se escapa con frecuencia gas hacia el lado del aceite o lado del fluido, cuando no se aplica presión sobre el lado del fluido.

Se ha mostrado especialmente en la práctica y en ensayos que en el caso de empleo de los acumuladores de pistón de este tipo en campos de aplicación donde se produce una contaminación en el lado del fluido, por ejemplo en forma de partículas metálicas, como aparece fundamentalmente en construcciones de engranajes, se destruyen las juntas de obturación, especialmente en forma de juntas de obturación de elastómeros del sistema de obturación, de manera que se produce, en general, su falta de estanqueidad y una inutilización de todo el acumulador y, por lo tanto, de instalaciones y de sistemas hidráulicos que están eventualmente en comunicación.

Se conoce a través del documento DE 36 19 990 A1 un acumulador de presión de pistón con un pistón, que separa un espacio de gas de un espacio de líquido. El pistón está pretensado a través de muelles de compresión dispuestos en el espacio de gas. En su periferia exterior está dispuesta una combinación de juntas de obturación que se ocupan de que no pueda penetrar gas desde el espacio de gas a lo largo del lado exterior del pistón en el espacio de líquido. De esta manera se eleva el tiempo de actividad del acumulador de presión de pistón conocido. El acumulador de presión de pistón, que presenta solamente un pistón de separación, presenta en la periferia exterior de su pistón, entre dos anillos de obturación exteriores, dos juntas de obturación alargadas, que están constituidas por material blando, de poros abiertos, donde la ranura anular dirigida hacia el espacio de líquido y que recibe la junta de obturación de poros abiertos, está conectada a través de un canal que se extiende en el pistón, con sección transversal de flujo reducida, con el espacio de líquido. Las juntas de obturación de poros abiertos alargadas descritas, recibidas entre los anillos de obturación habituales, que pueden estar constituidas por fieltro o por un material gomaelástico de poros abiertos, tienen propiedades de filtración en profundidad de este tipo, de manera que se pueden eliminar las contaminaciones por filtración, por así decirlo, fuera del fluido. Sin embargo, este efecto es limitado en virtud de las otras instalaciones de obturación de tipo habitual que actúan hacia fuera, y especialmente en el caso de contaminaciones gruesas, por ejemplo en forma de partículas metálicas, se puede dañar la instalación de obturación habitual que actúa desde el exterior, antes de que el otro medio de obturación con propiedades de filtración en profundidad lleve a cabo una filtración de las partículas metálicas hacia el exterior. Pero en el presente caso, toda la instalación de obturación está ya dañada y hay que contar con una pérdida de efecto de obturación, especialmente durante el funcionamiento prolongado del acumulador de pistón conocido.

Se conoce por el documento DE-OS 20 19 407 un acumulador de energía hidroneumática del tipo indicado al principio con pistón de separación, donde otro pistón de separación o bien una de las mitades del pistón de separación mencionado es presionado a través de un acumulador de fuerza en forma de un disco de resorte en la dirección de la otra mitad del pistón de separación. Un medio de obturación dispuesto entre las mitades del pistón de separación en forma de una junta de obturación de elastómero es comprimido de esta manera y permite con ello un efecto de obturación mejorado. Por lo demás, a través de un conducto de compensación de la presión se descarga hacia el lado del fluido la presión que se forma entre las mitades del pistón de separación. Puesto que el acumulador conocido solamente dispone de instalaciones de obturación habituales, por ejemplo en forma de una junta de obturación de elastómero que se puede comprimir, se produce, especialmente en el caso de contaminaciones grandes, un fallo de la misma y, por lo tanto, del acumulador. A pesar de la instalación de obturación que se puede comprimir sobre las mitades del pistón de separación, lo que debe conducir a un efecto de obturación mejorado, el efecto de obturación desde el lado de gas hacia el lado de fluido del acumulador no es suficiente, en particular en el caso de que se intensifique la aparición de contaminaciones grandes.

Partiendo de este estado de la técnica, la invención tiene el cometido de crear un acumulador de pistón, que mantiene y asegura su hermeticidad también en condiciones extremas, con tiempos de empleo prolongados y en el caso de aparición de contaminaciones en el medio de funcionamiento, porque en ningún estado de funcionamiento puede escaparse gas hacia el lado del fluido. Este cometido se soluciona con un acumulador de pistón con las características de la reivindicación 1.

Puesto que, según la parte de caracterización de la reivindicación 1 de la patente, la instalación de obturación presenta un medio de separación con propiedades de filtración en profundidad, puesto que el medio de separación está dispuesto finalmente como parte de la instalación de obturación hacia el lado del fluido y las otras partes de la instalación de obturación están dispuestas en la dirección del lado de gas en el lado circunferencial exterior del pistón de separación, y puesto que el medio de obturación está constituido por un medio de obturación de alta viscosidad, se garantiza, en principio, a través del medio de separación dispuesto delante con propiedad de filtración en profundidad, que se eliminen por filtración, por así decirlo, fuera del fluido, las contaminaciones que aparecen, especialmente en forma de partículas metálicas, delante de las instalaciones de obturación propiamente dichas, de manera que las juntas de obturación no están afectadas ya por ellas y pueden cerrar herméticamente el fluido purificado a través del filtro en profundidad sin perjuicio frente al lado de gas del acumulador. La capacidad de absorción de partículas del medio de filtro no se agota, puesto que no se substituye el aceite, que llega entre el filtro de profundidad y la junta de obturación de elastómero. El filtro tiene un efecto de larga duración.

Puesto que el medio de obturación de alta viscosidad, dispuesto entre los dos pistones de separación, está pretensado bajo la acción de los dos pistones de separación, que se pueden mover uno sobre el otro a través de un acumulador de fuerza, existe de esta manera una especie de pistón de separación de dos partes variable con una barrera intermedia al gas, que impide que las moléculas de gas pequeñas en el lado de aceite expandido puedan fluir a través del sistema de obturación, por lo demás hermético, en forma de los anillos de obturación, dispuestos en el lado de la periferia exterior, de los dos pistones, lo que perjudicaría a largo plazo la seguridad funcional del acumulador de pistón.

A través del documento DE 41 41 929 A1 se conoce un acumulador de pistón con una disposición de pistón de separación rígida de dos partes, que separa el lado del gas del lado del fluido del acumulador y delimita entre sí un espacio intermedio, que conduce a través de un canal, que se extiende radialmente a través de la pared de la carcasa del acumulador, hacia la atmósfera circundante. Independientemente de la posición de los pistones de separación dentro de la carcasa del acumulador, el espacio intermedio está conectado a través del canal con la atmósfera. En el caso de modificaciones de la presión en la atmósfera circundante y/o de modificaciones de la temperatura y eventualmente de fugas de gas desde el espacio de gas, a lo largo de una primera disposición de junta de obturación en uno de los dos pistones de separación, hasta el espacio intermedio, se lleva a cabo una compensación de la presión a través del canal, de manera que se evitan las inhibiciones en el funcionamiento del acumulador de pistón conocido. Para evitar la entrada de contaminación /o de agua, se configura una sección del presente canal de manera que se extienden de forma helicoidal, estando insertado en el taladro de canal ensanchado de esta manera un elemento formado de material dúctil, que proporciona entonces la sección de canal que se extiende de forma helicoidal.

En cambio, en la solución según la invención, la presión del medio de obturación, que se produce en el espacio intermedio, a través del acumulador de fuerza, que actúa sobre los dos pistones de separación acoplados de forma forzada por medio de este acumulador de fuerza, se selecciona de tal forma que es siempre más alta que una presión, que se puede alcanzar en el funcionamiento, sobre el lado de gas o el lado de fluido, de manera que el estado de funcionamiento del acumulador de pistón no tiene ninguna importancia para la instalación de obturación, puesto que la junta de obturación de gas crítica está siempre bajo una presión que corresponde a la tensión previa del acumulador de fuerza. Por lo tanto, se excluye de esta manera una pérdida de gas sobre el lado del gas del acumulador frente a la solución conocida, con tal que el medio de obturación esté presente en el espacio intermedio entre los dos pistones de separación y esté pretensado por medio de éstos, estando protegidas las juntas de obturación propiamente dichas contra deterioro a través del medio de obturación con propiedad de filtración en profundidad y estando realizado de esta manera un sistema de obturación general efectivo, que cumple todos los requerimientos. Por lo demás, se puede prescindir de orificios de canal contaminantes en la carcasa del acumulador.

En una forma de realización especialmente preferida del acumulador de pistón, el medio de separación está constituido por un fieltro, especialmente en forma de al menos un anillo de fieltro. El fieltro representa en este caso, en el sentido de la invención, un dispositivo compacto con disposición irregular de las fibras, especialmente de fibras naturales y químicas. Se pueden emplear tanto fieltro cosido como también filtro batanado, en el que la guata inicial de capa de fibras similar es entrelazada por medio de agujas de fieltro con ganchos opuestos o en el que velos de fibras son compactados a través de presión y movimiento bajo calor y humedad. Por lo demás, se pueden emplear materiales de fieltro tejido procedentes de materiales tejidos, batanados y de fieltro. Con preferencia, el material de fieltro se selecciona para que se garantice una buena filtración y especialmente propiedades de filtración en profundidad, como se ha indicado anteriormente. Por lo tanto, el medio de separación representa, por principio, una especie de medio de filtración.

Otras formas de realización ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

A continuación se explica en detalle el acumulador de pistón según la invención con la ayuda del dibujo.

La figura única muestra, en una representación de principio y no a escala, una sección longitudinal a través del acumulador de pistón.

El acumulador de pistón presenta un primer pistón de separación 12, desplazable longitudinalmente dentro de una carcasa de acumulador 10, que separa un lado de fluido o lado de aceite 14 de un lado del gas 16. La carcasa del acumulador 10 está configurada de forma cilíndrica, estando omitidas en la figura para simplicidad de la representación las tapas de cierre extremas con conexión de gas o conexión de líquido.

El llenado sobre el lado de gas 16 se lleva a cabo, en general, con nitrógeno como gas de trabajo y en el lado del fluido 14 está reservado aceite hidráulico. Para que entre estos dos espacios de presión descritos exista un nivel de la presión lo más compensado posible, existe, en principio, el requerimiento de que la fricción entre la instalación de obturación, designada en general con 18, y la pared interior de la carcasa del acumulador 10 durante el movimiento del pistón sea muy pequeña. Por este motivo, en general, la superficie sobre el lado interior del tubo cilíndrico, que forma la carcasa del acumulador 10, está mecanizada muy fina.

El sistema de obturación convencional del acumulador está constituido por juntas de obturación anulares o juntas tóricas convencionales 20, que están insertadas en ranuras circunferenciales externas 22 en el lado circunferencial exterior del pistón de separación 12. Por otra parte, la instalación de obturación 18 presenta un medio de separación 24 con propiedad de filtración en profundidad, que está recibido igualmente en una ranura circunferencial exterior 22 del pistón de separación 12. El medio de separación 24 está constituido en este caso por un fieltro, especialmente en forma de un anillo de fieltro.

El medio de separación 24 con la propiedad de filtración en profundidad está dispuesto finalmente como parte de la instalación de obturación 18 hacia el lado del fluido 14 y las otras partes ya descritas de la instalación de obturación 18 en forma de las juntas de obturación anulares 20 están dispuestas en la dirección del lado del gas 15 y fuera del lado del fluido 14 en el lado circunferencial exterior del pistón de separación 12. Entre los dos anillos de obturación 20, a lo largo del pistón de separación 12, está dispuesta una cinta de guía 26 de tipo de construcción habitual, que no se muestra para la simplificación de la representación, que está recibida, sin embargo, de la misma manera por la ranura circunferencial exterior 22 del pistón de separación 12. El pistón de separación 12 está configurado a modo de un pistón cilíndrico con escotadura interior cilíndrica central 28, que se abre hacia el lado del gas 16 y representa una parte del mismo.

En la dirección del lado del gas 16 del acumulador, según la forma de realización de la figura 2, junto al primer pistón de separación 12 está dispuesto otro segundo pistón de separación 30, donde un espacio intermedio 32, dispuesto entre estos dos pistones de separación 12, 30, se puede llenar con un medio de obturación.

El medio de obturación, que es, en general, un aceite de alta viscosidad, está pretensado bajo la acción de los dos pistones de separación 12, 30, que están retenidos de manera que se pueden mover uno sobre el otro por medio de un acumulador de fuerza 34. Los dos pistones de separación 12, 30 están atravesados por una varilla de unión 36 y como acumulador de fuerza 34 está previsto un muelle de compresión, que se apoya con un extremo en el fondo 38 dentro de la escotadura interior 28 del primer pistón de separación 12 y el muelle de compresión se apoya con el otro extremo en una placa de retención 40 de forma anular fija en el extremo libre superior de la varilla de unión 36. El medio de obturación puede estar constituido también por un gas de separación o por un fluido de trabajo, como se emplea en el lado del fluido 14.

En los lugares de paso de la varilla de unión 36, los dos pistones de separación 12, 30 presentan, respectivamente, una ranura anular 42, que sirven para el alojamiento de dos anillos de obturación no representados en detalle, para cerrar herméticamente el espacio intermedio 32 frente al lado del fluido 14 así como frente al lado del gas 16 en la zona interior. La varilla de unión 36 está guiada en el centro, a medida que atraviesa el muelle de compresión, junto con éste en la escotadura interior 28 del primer pistón de separación 12. El extremo de la varilla de unión 28, que está alejado del primer pistón de separación, está conectado, en cambio, fijamente con el segundo pistón de separación 30.

Como conducto de alimentación 44, en el fondo 38 de la escotadura interior 28 del primer pistón de separación 12 está dispuesto un canal longitudinal, que se extiende paralelamente al eje longitudinal de la varilla de unión 36. El conducto de alimentación 44 presenta en la región del fondo 38 una boquilla de lubricación 46, a través de la cual así como a través del conducto de alimentación 44 se puede introducir a presión el medio de obturación de alta viscosidad en el espacio intermedio 32. La presión de entrada se selecciona en este caso para que la presión del aceite, que se forma en el espacio intermedio 32, provocada por la tensión previa de los pistones de separación 12, 30 tensados mutuamente sea mayor que una presión, que se puede alcanzar en el funcionamiento de este acumulador de pistón, sobre el lado del gas 16 o el lado del fluido 14. Con la disposición mostrada en la figura 1 se da un dispositivo de obturación eficaz, que impide también durante periodos de tiempo prolongados, que se pueda escapar gas hacia el lado del aceite, lo que conduce, por lo demás, a una pérdida de función del acumulador. Esta disposición de alta capacidad de obturación es apoyada todavía porque, como en la primera forma de realización descrita anteriormente, el anillo de filtro 24 está dispuesto finalmente en dirección al lado de fluido 14 en el lado de la periferia exterior del primer pistón de separación 12. Todas las partes de obturación descritas anteriormente se pueden emplear también combinadas y pueden presentar disposiciones múltiples tanto superpuestas como también unas detrás de otras.

En virtud del efecto de filtración en profundidad del fieltro se consigue con seguridad en cualquier momento, incluso en condiciones difíciles de empleo en el sector de engranajes, un modo de servicio funcionalmente seguro del acumulador también durante periodos de tiempo prolongados.

Claims (6)

1. Acumulador de pistón con un pistón de separación (12) desplazable longitudinalmente dentro de una carcasa del acumulador (10), que separa con efecto de obturación un lado de fluido (14) del acumulador de su lado de gas (16) a través de una instalación de obturación (18), estando dispuesto sobre el lado de gas (16) del acumulador un segundo pistón de separación (30) y estando provisto un espacio intermedio (32), dispuesto entre los dos pistones de separación (12, 30), con un medio de obturación, que está pretensado bajo la acción de los dos pistones de separación (12, 30), que se pueden mover uno sobre el otro a través de un acumulador de fuerza (34), caracterizado porque la instalación de obturación (18) presenta un medio de separación (24) con propiedad de filtración en profundidad, porque el medio de separación (24) con la propiedad de filtración en profundidad está dispuesto finalmente como parte de la instalación de obturación (18) hacia el lado del fluido (14) y las otras partes de la instalación de obturación (18) están dispuestas en la dirección del lado de gas (16) en el lado circunferencial exterior del pistón de separación (12), y porque el medio de obturación está constituido por un medio de obturación de alta viscosidad.

2. Acumulador de pistón según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de separación (24) está constituido por un fieltro.

3. Acumulador de pistón según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las otras partes de la instalación de obturación (18) están formadas por juntas de obturación de goma o de elastómero (20) y porque entre los anillos de obturación (20) está dispuesta, a lo largo del pistón de separación (12), una cinta de guía (26), que apoya la guía longitudinal del pistón de separación (12) dentro de la carcasa del acumulador (10).

4. Acumulador de pistón según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque al menos uno de los pistones de separación (12) presenta un conducto de alimentación y un taladro de desgasificación (44) para el medio de obturación, que desemboca en el espacio intermedio (32).

5. Acumulador de pistón según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque los dos pistones de separación (12, 30) están atravesados por una varilla de unión (36) y porque como acumulador de fuerza (34) está previsto un muelle de compresión, que se apoya con un extremo en el primer pistón de separación (12) y con el otro extremo en la varilla de unión (36).

6. Acumulador de pistón según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el medio de obturación es un aceite altamente viscoso, que es medio de funcionamiento o gas.