ES2226343T3 - Cilindro de fluido autolubricante. - Google Patents
Cilindro de fluido autolubricante.Info
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Abstract
Un conjunto amortiguador para uso en una prensa que puede operar en una orientación vertical y en una orientación invertida, y conteniendo dicho conjunto amortiguador un fluido de trabajo a presión y conteniendo aceite lubricante de manera que tenga un nivel de aceite lubricante en un primer extremo que es el extremo inferior de dicho conjunto amortiguador cuando está en la orientación vertical y de manera que tenga un nivel de aceite lubricante en un segundo extremo de dicho conjunto amortiguador enfrente de dicho primer extremo, que es el extremo inferior cuando está en la orientación invertida, incluyendo dicho conjunto amortiguador: una carcasa exterior hueca (12) que tiene paredes laterales que terminan en una pared de extremo (13) en dicho primer extremo (26) de dicho conjunto amortiguador (10), y que terminan en un agujero en dicho segundo extremo (24) de dicho conjunto amortiguador; un conjunto de pared interior que tiene una porción de conexión (34) para conexión a dicha carcasa externa en dicho segundo extremo de dicho conjunto amortiguador, y que tiene paredes (20) que se extienden hacia fuera de dicha porción de conexión dentro de dicha carcasa externa a dicha pared de extremo de carcasa, en el que una porción de dichas paredes de conjunto de pared tienen un pistón (16) montado para movimiento alternativo entremedio; y donde un espacio de conjunto de pared de volumen variable se define como un espacio entre dicho pistón, dichas paredes de conjunto de pared y dicha pared de extremo de carcasa; y donde se define un depósito de expansión (38) como un espacio entre dichas paredes laterales de carcasa, dichas paredes de conjunto de pared y dicha pared de extremo de carcasa.
Description
Cilindro de fluido autolubricante.
La presente invención se refiere en general a
cilindros de fluido y más en particular a muelles de fluido
autolubricantes usados entre elementos de troquel de una prensa de
estampar.
La duración de servicio y la fiabilidad de un
cilindro de troquel de nitrógeno están directamente relacionadas
con la capacidad de la junta estanca dinámica de alta presión de
mantener un escape mínimo. Se ha hallado que la capacidad de la
junta estanca dinámica de alta presión de mantener su función y
operación adecuadas está afectada en gran medida por la cantidad y
la temperatura de la película de aceite lubricante sobre la que
avanza la junta estanca. El desgaste por contacto superficial y por
lo tanto el escape de la junta estanca se produce rápidamente
cuando la junta estanca se deja avanzar contra una pared de cilindro
que carece de una película adecuada de aceite lubricante.
La mayoría de los cilindros de troquel de
nitrógeno reciben una película de aceite lubricante en las paredes
de cilindro durante el montaje. Para cilindros non autolubricantes,
esta película de aceite lubricante se complementa a veces
instalando una escobilla de espuma impregnada de aceite en una
ranura junto a la junta estanca. Sin embargo, con el tiempo, la
gravedad tiende a quitar la película de aceite del cilindro. La
junta estanca propiamente dicha, en cada carrera, expulsará el
aceite excedente de la pared de cilindro haciendo la película
incluso más fina después de cada carrera. La escobilla de película
impregnada de aceite puede mantener la película de aceite solamente
durante un tiempo limitado antes de que la gravedad y la acción
limpiadora de la junta estanca displacen el aceite a zonas en el
cilindro de troquel de nitrógeno donde el aceite ya no tiene ningún
beneficio.
Por esta razón, es preferible que tales cilindros
de fluido sean autolubricantes. La Patente de Estados Unidos número
4.691.902 de Kadis y la Patente de Estados Unidos número 4.815.718
de Kadis describen cilindros de troquel que son autolubricantes muy
efectivamente.
En las patentes '902 y '718 de Kadis, el pistón y
las paredes de cilindro definen una zona de trabajo, y debajo de la
zona de trabajo hay una cavidad. Se ha dispuesto un depósito de
expansión fuera y alrededor de la zona de trabajo y la cavidad. Se
utiliza un tapón de extremo separado para formar una porción
inferior del cuerpo de cilindro, de manera que el tapón de extremo
se pueda unir y separar del resto del cuerpo de cilindro, tal como
por enganche roscado. Se maquina un primer paso dentro del tapón de
extremo en el que el primer paso tiene una entrada que se abre a la
cavidad. En el extremo del primer paso enfrente de la entrada está
conectado un tubo vertical, que después se extiende hacia fuera a
un extremo superior del depósito de expansión. Usando esta
configuración, la entrada del primer paso y la salida del tubo
vertical son el recorrido de comunicación del aceite lubricante
entre la cámara de trabajo/cavidad y el depósito de expansión.
Cuando el cilindro de troquel está en una orientación vertical, el
aceite lubricante se recoge a lo largo de la parte inferior de la
cavidad y en el primer paso. En la orientación vertical, la entrada
del primer paso está dispuesta debajo del nivel del aceite
lubricante en la cavidad y la salida del tubo vertical y así
proporciona el recorrido de comunicación para el aceite
lubricante.
Cuando el cilindro de troquel de las patentes
'902 y '718 está en una orientación invertida, el aceite lubricante
se recoge a lo largo de un extremo opuesto del depósito de
expansión y un extremo de la zona de trabajo enfrente de la
cavidad. En esta orientación invertida, la salida del tubo vertical
está por debajo del nivel del aceite lubricante y así hace de una
entrada para que a su través se aspire el aceite lubricante. Por lo
tanto, el primer paso es el recorrido de comunicación para el
aceite lubricante entre la cámara operativa/cavidad y el depósito
de expansión independientemente de la orientación del cilindro de
troquel.
El cilindro de troquel de las patentes '902 y
'718 de Kadis también tiene un segundo paso entre la cámara de
trabajo y el depósito de expansión. En la orientación vertical y la
orientación invertida del cilindro de troquel, el segundo paso está
por encima del nivel del aceite lubricante. Por lo tanto, el
segundo paso es el recorrido de comunicación para el fluido de
trabajo entre la cámara operativa/cavidad y el depósito de
expansión independientemente de la orientación del cilindro de
troquel.
Como con cualquier artículo manufacturado, es
ventajoso simplificar el diseño del cilindro de troquel, reduciendo
el número de piezas implicadas, a la vez que se mantiene la
funcionalidad de dicho cilindro de troquel. Igualmente, sería
ventajoso desarrollar el cilindro que elimina la necesidad de
fabricar por separado y unir dicho tapón de extremo al cuerpo de
cilindro, y maquinar un paso a través del tapón de extremo, a la
vez que se mantiene los beneficios funcionales de los cilindros de
troquel descritos en las patentes '902 y '718 de Kadis.
La presente invención proporciona un cilindro de
fluido autolubricante o conjunto amortiguador para uso en una
prensa que puede operar en una orientación vertical y en una
orientación invertida que autolubrica efectivamente el cilindro
eliminando al mismo tiempo la necesidad de varios componentes
asociados con los cilindros de troquel descritos en la técnica
anterior.
El conjunto amortiguador contiene un fluido de
trabajo, preferiblemente nitrógeno, a presión en el que el
nitrógeno se puede introducir en el conjunto de cilindro por medios
conocidos en la industria de los cilindros de gas, tal como a
través de un tubo de carga y tubo vertical. El conjunto de cilindro
contiene además aceite lubricante de manera que tenga un nivel de
aceite lubricante en un primer extremo del conjunto amortiguador
cuando esté en la orientación vertical y de manera que tenga un
nivel de aceite lubricante en un segundo extremo del conjunto
amortiguador enfrente del primer extremo cuando esté en la
orientación invertida.
El conjunto de cilindro incluye una carcasa
exterior hueca o cuerpo de cilindro. El cuerpo de cilindro tiene
paredes laterales que terminan en una pared de extremo en el primer
extremo del cuerpo de cilindro y que terminan en un agujero en el
segundo extremo del conjunto amortiguador.
El conjunto de cilindro incluye además un
conjunto de pared interior. El conjunto de pared interior tiene una
porción que conecta con el cuerpo de cilindro, preferiblemente con
el agujero del cuerpo de cilindro. El conjunto de pared interior
tiene paredes que se extienden hacia fuera de la porción de
conexión del conjunto de pared dentro del cuerpo de cilindro a la
pared de extremo de la carcasa. Las paredes del conjunto de pared
se forman preferiblemente de una camisa interior de cilindro en
conexión con un inserto. La camisa interior de cilindro tiene un
pistón montado para movimiento alternativo entremedio. El inserto
está colocado entre la pared de extremo del cuerpo de cilindro y la
camisa interior de cilindro. El inserto es preferiblemente anular,
pero puede ser de cualquier forma conveniente a condición de que se
pueda acoplar en un extremo con la camisa interior de cilindro. El
inserto anular puede ser una sola pieza unitaria, o se puede formar
de múltiples componentes.
Se define un espacio de conjunto de pared de
volumen variable como un espacio entre el pistón, las paredes del
conjunto de pared y la pared de extremo de la carcasa. El espacio
del conjunto de pared se forma por la combinación de una cámara de
trabajo y una cavidad. La cámara de trabajo se define como la zona
cilíndrica entre las paredes de la camisa interior de cilindro entre
los puntos de avance más alto y más bajo del pistón. La cavidad
está por debajo de la cámara de trabajo, encima de la pared de
extremo del cuerpo de cilindro y dentro de las paredes del conjunto
de pared.
Se ha dispuesto un depósito de expansión dentro
del conjunto amortiguador. El depósito de expansión se define como
un espacio entre las paredes laterales del cuerpo de cilindro, las
paredes del conjunto de pared y la pared de extremo del cuerpo de
cilindro. Puesto que las superficies de las paredes laterales del
cuerpo de cilindro y las paredes del conjunto de pared son
preferiblemente cilíndricas, el depósito de expansión es
preferiblemente de forma anular.
El conjunto amortiguador incorpora un primer paso
que se abre al espacio del conjunto de pared y al depósito de
expansión. Ambos agujeros están colocados por debajo del nivel del
aceite lubricante cuando el conjunto amortiguador está en la
orientación vertical. Ambos agujeros del primer paso están colocados
por encima del nivel del aceite lubricante cuando el conjunto
amortiguador está en la orientación invertida.
El rebaje, que es preferiblemente cilíndrico,
está dispuesto en la pared de extremo de la carcasa, y las paredes
del conjunto de pared intersecan el rebaje, formando el primer
paso. El rebaje se forma preferiblemente por un agujero cilíndrico
previsto a través de la pared de extremo de la carcasa y un tapón
extraíble que se dispone parcialmente dentro del agujero desde fuera
de la carcasa. Alternativamente, el primer paso se puede formar de
un agujero o conducto dispuesto a través de dicha pared del
conjunto de pared, y preferiblemente a través del inserto
anular.
El conjunto amortiguador incorpora además un
segundo paso que se abre al espacio del conjunto de pared y al
depósito de expansión. Ambos agujeros del segundo paso están
colocados por encima del nivel del aceite lubricante cuando el
conjunto amortiguador está en la orientación vertical. El agujero
del segundo paso que se abre al depósito de expansión está colocado
por debajo del nivel del aceite lubricante cuando el conjunto
amortiguador está en la orientación invertida. El segundo paso se
dispone preferiblemente a través del inserto anular e incluye un
tubo vertical que se extiende hacia el segundo extremo de la
carcasa. Así, el tubo vertical se abre en un extremo a un extremo
superior del depósito de expansión y conecta en un extremo opuesto
al inserto anular.
La presente invención realiza la recirculación
del aceite lubricante y también rocía un recubrimiento de aceite en
las paredes de cilindro durante cada ciclo completo del pistón. La
recirculación del aceite lubricante se lleva a cabo por medio de
una mezcla de chorro de fluido de trabajo compresible y aceite
lubricante rociado sobre la pared de cilindro por medio de una
presión diferencial controlada del fluido de trabajo compresible
mientras el pistón se está moviendo durante la carrera de expansión
del ciclo de trabajo.
Parte del aceite lubricante es transferido
durante cada carrera del pistón entre la cámara operativa/cavidad y
el depósito de expansión. La comunicación del aceite lubricante
entre la cámara operativa/cavidad y el depósito de expansión se
lleva a cabo a través del primer paso, que es preferiblemente un
rebaje, cuando el conjunto amortiguador está en la orientación
vertical. El segundo paso incluye preferiblemente medios de
restricción de flujo de fluido. La comunicación del aceite
lubricante entre la cámara operativa/cavidad y el depósito de
expansión se lleva a cabo mediante el segundo paso cuando el
conjunto amortiguador está en la orientación invertida. El segundo
paso incluye preferiblemente medios de restricción de flujo de
fluido. Se crea una presión diferencial entre la cámara de trabajo
y el depósito de expansión durante el movimiento del pistón, que da
lugar a una pulverización de mezcla de chorro de fluido de trabajo
compresible y aceite lubricante para lubricación de las paredes de
cilindro.
Otros objetos y ventajas de la invención serán
evidentes por una descripción de algunas de sus realizaciones
actualmente preferidas representadas en los dibujos.
La figura 1 es una vista frontal, parcialmente en
sección transversal, de una primera realización preferida de un
cilindro de troquel autolubricante de nitrógeno según la presente
invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal
de un cilindro de troquel según la presente invención mostrada en
una orientación vertical y en la posición abierta o expandida del
troquel.
La figura 3 es una vista similar a la figura 2 en
la que el cilindro de troquel se representa en la posición cerrada
o comprimida del troquel.
La figura 4 es una vista similar a la figura 2 en
la que el cilindro de troquel se representa siendo arrastrado de
nuevo el pistón a la posición abierta o expandida del troquel.
La figura 5 es una vista en sección transversal
de un cilindro de troquel según la presente invención mostrado en
una orientación invertida y en la posición abierta o expandida del
troquel.
La figura 6 es una vista similar a la figura 5 en
la que el cilindro de troquel se representa en la posición cerrada
o comprimida del troquel.
La figura 7 es una figura parecida a la figura 5
en la que el cilindro de troquel se representa con el pistón
arrastrado de nuevo a la posición abierta o expandida del
troquel.
La figura 8 es una vista en sección transversal
frontal de una variación de la primera realización preferida del
cilindro de troquel, mostrando el inserto anular hecho de más de un
componente.
La figura 9 es una vista frontal, parcialmente en
sección transversal, de una segunda realización preferida de un
cilindro de troquel autolubricante de nitrógeno según la presente
invención.
La figura 10 es una vista en sección transversal
tomada a lo largo de la línea X-X de la figura
1.
Un cilindro de troquel de nitrógeno autónomo 10
se representa en la figura 1. Por razones de conveniencia, el
fluido de trabajo se denominará a veces "nitrógeno", aunque es
evidente que se podría emplear otros fluidos de trabajo en la
presente invención. El cilindro de troquel de nitrógeno 10 incluye
un cuerpo 12 y una unidad de pistón/cilindro 14 contenida en él. La
unidad de pistón/cilindro 14 empleada en la presente invención
puede ser cualquier construcción adecuada tal como la empleada
previamente para cilindros de troquel de nitrógeno. La unidad de
pistón/cilindro 14 incluye, en esta estructura preferida, un pistón
16 y un vástago de pistón 18 montado para movimiento alternativo
dentro de una camisa interior de cilindro 20. Se ha dispuesto una
junta estanca dinámica de alta presión, por ejemplo, una copa en U,
22 para sellar los pistones 16 con la pared de cilindro 20. La
junta estanca dinámica de alta presión 22 se mantiene en posición
en la periferia del pistón 16 con una arandela 42 y un aro de
retención 44.
La superficie exterior del vástago de pistón 18
desliza contra un cojinete de vástago 28 y una junta estanca anular
de raspado 30. El cojinete de vástago 28 y la junta estanca anular
de raspado 30 están fijados al conjunto de cilindro 20 por medios
adecuados, por ejemplo, por encaje a presión. La junta estanca
anular de raspado 30 tiene preferiblemente una superficie interior
inclinada que mira al pistón 16. De esta forma, la junta estanca de
raspado 30 raspa o limpia la superficie exterior del vástago de
pistón 18 en cada carrera del pistón 16.
La unidad de pistón/cilindro 14 está fijada al
cuerpo de cilindro 12 por medios adecuados, tal como mediante el
enganche roscado de la camisa interior de cilindro 20 al cuerpo de
cilindro 12 usando roscas 34 y una junta estanca 35.
La pared de cilindro 20 está colocada en y forma
una junta estanca contra un inserto anular 36. A su vez, el inserto
anular 36 está asentado en y forma una junta estanca contra una
superficie interior de la porción inferior de cuerpo de cilindro
13. La porción inferior de cuerpo de cilindro 13 tiene
preferiblemente una ranura anular dispuesta encima para recibir el
inserto anular 36.
El inserto anular 36 se puede hacer de cualquier
material adecuado que sea resistente y pueda mantener su forma en
el entorno del cuerpo de cilindro, que implica la presencia de un
aceite lubricante y temperaturas de hasta aproximadamente 250ºF.
Los materiales adecuados incluyen acero inoxidable, aluminio y
plástico moldeable, tal como un acetal. Aunque el inserto 36 es
preferiblemente anular, se entiende que el inserto 36 puede tener
otras formas. Además, aunque el inserto anular 36 se describe como
una pieza única, también se entiende que el inserto 36 se puede
formar de múltiples componentes.
Cuando el conjunto de cilindro 20 está asentado
en el inserto anular 36, se crea un depósito de expansión 38 entre
las superficies externas de la pared de cilindro 20 y el inserto
anular 36 y la superficie interior del cuerpo de cilindro 12.
Puesto que el inserto 36 y la superficie exterior de las paredes de
cilindro 20 son preferiblemente de forma cilíndrica y puesto que la
superficie interior del cuerpo de cilindro 12 también es
generalmente de forma cilíndrica, el depósito de expansión 38 es
generalmente de forma anular. Sin embargo, se entiende que estas
superficies y así el depósito de expansión 38 puedan tener muchas
formas alternativas.
Por razones de conveniencia, el extremo del
conjunto de cilindro 10 y el depósito de expansión 38 que es el
extremo inferior 26 cuando el conjunto de cilindro 10 está en la
orientación vertical, como se representa en la figura 1, se
denominará alternativamente la parte inferior, el extremo inferior o
el primer extremo, independientemente de la orientación del
conjunto de cilindro. De forma análoga, el extremo del conjunto de
cilindro 10 y el depósito de expansión 38 que es el extremo
superior 24 cuando el conjunto de cilindro 10 está en la
orientación vertical, se denominará alternativamente la parte
superior, el extremo superior o el segundo extremo,
independientemente de la orientación del conjunto de cilindro.
Cuando el conjunto de cilindro 10 está en la
orientación vertical como se representa en la figura 1, y no actúan
diferencias de presión del fluido en el aceite lubricante, el
aceite lubricante se recogerá en general a un cierto nivel a lo
largo del primer extremo 26 del depósito de expansión 38, a lo largo
de la parte inferior de la cavidad 50 y en el rebaje 56.
Se define una cámara de trabajo 40 como la zona
entre las paredes de la camisa interior de cilindro 20 entre el
punto de recorrido más alto del pistón 16 y el punto de recorrido
más bajo del pistón 16. El cuerpo de cilindro 12 tiene una porción
inferior 13. En el segundo extremo del conjunto de cilindro 10 hay
una cavidad 50 que está por debajo de la cámara de trabajo 40,
encima de la porción inferior de cuerpo de cilindro 13 y dentro del
inserto anular 36.
A través de la porción inferior de cuerpo de
cilindro 13 se ha dispuesto un tubo de carga 46 para cargar el
conjunto de cilindro de troquel 10 con un fluido de trabajo
compresible, tal como nitrógeno. El tubo de carga 46 tiene un tubo
vertical 48, que se extiende hacia fuera desde la porción inferior
de cuerpo de cilindro 13 a la cavidad 50 en la parte inferior del
conjunto de cilindro 10. El tubo vertical 48 del tubo de carga 46
se extiende hacia arriba a la cavidad 50 de manera que su extremo
superior esté dispuesto por encima del nivel de aceite lubricante
en la cavidad 50 pero por debajo del punto de recorrido más bajo del
pistón 16.
La porción inferior de cuerpo de cilindro 13
incluye además un rebaje 56 para permitir la comunicación de fluido
entre la cámara de trabajo 40 y el depósito de expansión 38. El
rebaje 56 se forma preferiblemente disponiendo un agujero 60
totalmente a través de la porción inferior de cuerpo de cilindro 13
y disponiendo después un tapón de junta estanca 58 parcialmente en
el agujero 60. La porción de agujero 60 a la que no se extiende el
tapón de junta estanca 58 forma el rebaje 56. De esta forma, un
extremo del rebaje 56 se abre hacia la cavidad 50, mientras que el
otro extremo del rebaje 56 se puede sellar a la comunicación con el
exterior del conjunto de cilindro 10 por el tapón 58. El tapón 58,
que se engancha preferiblemente a rosca en la porción inferior de
cuerpo de cilindro 13, se puede quitar para añadir aceite lubricante
o quitar aceite lubricante del conjunto de cilindro 10.
El inserto anular 36 y el rebaje 56 están
dimensionados, configurados y colocados de tal manera que cuando el
inserto 36 esté asentado en la porción inferior de cuerpo de
cilindro 13, una porción inferior del inserto anular 36 interseque
el rebaje 56. Así, una porción 53 del rebaje 56 se abre a la cavidad
50 dentro del inserto anular 36 y una porción 54 del rebaje 56 se
abre al depósito de expansión 38, como se representa bien en la
figura 10. Como también se representa bien en la figura 10, el
inserto 36 y el rebaje 56 están colocados preferiblemente uno con
respecto a otro de manera que el inserto 36 biseque el rebaje 56,
es decir, las porciones 53 y 54 del rebaje 56 tienen aproximadamente
la misma área. De esta forma, se forma un recorrido o paso entre el
depósito de expansión 38 y la cavidad 50 (y así la zona de trabajo
40) por medio del rebaje 56. Como resultado, el aceite lubricante
presente en la cavidad 50 puede comunicar a través del rebaje 56
entrando y saliendo del depósito de expansión 38.
También se ha previsto un paso 64 para permitir
la comunicación de fluido entre el depósito de expansión 38 y la
cámara de trabajo 40. El paso 64 tiene una entrada 66 que conduce a
la cavidad 50 en la porción inferior de la cámara de trabajo 40 y
una salida 68 que conduce al depósito de expansión 38.
Preferiblemente, la entrada 66 del paso 64 está dispuesta a través
del inserto anular 36. La entrada de paso 66 está dimensionada y
colocada y la cantidad de aceite lubricante introducida en el
conjunto de cilindro de troquel se selecciona de tal manera que la
entrada de paso 66 esté colocada encima del nivel del aceite
lubricante.
El paso 64 contiene preferiblemente un tubo
vertical elevado 70 que conduce a y proporciona una salida 68 al
primer extremo del depósito de expansión 38. La finalidad de este
tubo vertical 70 se explicará con más detalle a continuación.
La operación del conjunto de cilindro de troquel
de la figura 1 en la orientación vertical se describirá con
referencia ahora a las figuras 2 a 4.
La figura 2 muestra el conjunto de cilindro de
troquel en la posición abierta del troquel o la posición expandida.
En la posición expandida representada en la figura 2, el pistón 16
ha llegado a su posición superior y está listo para ser arrastrado
hacia abajo por la camisa interior de cilindro 20. El aceite
lubricante 90 se representa como una película en las paredes de la
camisa interior de cilindro 20 y en un baño en la cavidad 50, en la
parte inferior del depósito de expansión 38 y en el rebaje 56.
La cámara de trabajo 40 y el depósito de
expansión 38 están llenos de un fluido de trabajo compresible, tal
como nitrógeno. El nitrógeno está a alta presión, tal como
aproximadamente 200 psi a aproximadamente 2000 psi. La presión de
gas en el depósito de expansión 38 y la cámara de trabajo 40 son
aproximadamente iguales puesto que no hay flujo a través del rebaje
56 y el paso 64.
La figura 3 muestra el pistón 16 al final de su
carrera descendente y así en la posición comprimida o de troquel
cerrado. Cuando el pistón 16 esté comprimiendo el fluido de trabajo
en la cámara de trabajo 40, el fluido de trabajo avanzará por
cualquier paso para avanzar al depósito de expansión 38 para
intentar igualar la presión. La mayor parte del fluido de trabajo
avanzará a través del paso 64. Sin embargo, el paso 64 está
dimensionado específicamente y configurado para crear una
resistencia pequeña al flujo de fluido. A causa de esta
resistencia, parte del fluido de trabajo avanzará a través del
rebaje 50 al depósito de expansión 38. Cuando el pistón 16 avanza a
lo largo de las paredes de cilindro 20, la junta estanca en forma
de copa en U a alta presión 22 limpiará parte de la película de
aceite lubricante 90 de la pared de cilindro 20 y la empujará hacia
la parte inferior del recipiente de cilindro 12 a la cavidad 50 y
el rebaje 56. La presión de gas empujará parte del aceite lubricante
90 al depósito de expansión 38. Cuando el pistón 16 haya llegado al
límite de su recorrido, dejará de comprimir el fluido de trabajo en
la cámara de trabajo 40 y permitirá que la presión de gas se iguale
de nuevo entre la cámara de trabajo 40 y el depósito de expansión
38. El aceite lubricante excedente 90 limpiado de las paredes de
cilindro 20 se mantendrá en la parte inferior de la cavidad 50, en
el rebaje 56 y en la parte inferior del depósito de expansión
38.
Con referencia a continuación a la figura 4, la
alta presión interna del fluido de trabajo empuja el pistón 16 de
modo que siga el movimiento de la prensa. Cuando el pistón 16
comienza a alejarse de la posición cerrada del troquel, la presión
de gas en la cámara de trabajo 40 comienza a caer. La presión del
fluido de trabajo en el depósito de expansión 38, al estar a mayor
presión, intentará igualarse dejando que el fluido de trabajo fluya
de nuevo a la cámara de trabajo 40. El fluido de trabajo fluirá del
depósito de expansión 38 a la cámara de trabajo 30 a través del
paso 64. De nuevo, dado que el paso 64 está diseñado para crear una
cantidad pequeña de resistencia al flujo de fluido, parte del
fluido de trabajo también pasará del depósito de expansión 38 hacia
la cámara de trabajo 40 a través del rebaje 56. Sin embargo, antes
de que el fluido de trabajo pueda avanzar a través del rebaje 56,
el fluido de trabajo debe empujar primero aceite lubricante 90 en
su recorrido a y después a través del rebaje 56. Si el rebaje 56
está dimensionado apropiadamente, la presión del fluido de trabajo
empujará el aceite lubricante 90 a través del rebaje 56 a velocidad
alta. Una vez que el aceite lubricante 90 salga del rebaje 56 a una
velocidad alta, el aceite lubricante 90 continuará avanzando a
través de la cavidad 50 y la cámara de trabajo 40, y se rociará
sobre las paredes de la camisa interior de cilindro 20. Así se
rocía una mezcla de chorro del fluido de trabajo compresible y el
aceite lubricante 90 sobre las paredes interiores de la camisa
interior de cilindro 20. El aceite lubricante 90 continuará
rociándose sobre las paredes de cilindro 20 hasta que la mayor
parte del aceite lubricante 90 salga del rebaje 56 o hasta que se
iguale la presión entre la cámara de trabajo 40 y el depósito de
expansión 38. De esta forma, cada ciclo de carrera de pistón
producirá una pulverización de aceite lubricante 90 a suministrar a
las paredes de cilindro 20.
La operación del conjunto de cilindro de troquel
de la figura 1 en la orientación invertida se describirá con
referencia ahora a las figuras 5 a 7.
La figura 5 muestra el conjunto de cilindro de
troquel en la posición de troquel abierto o la posición expandida.
En la posición expandida representada en la figura 5, el pistón 16
ha llegado a su posición inferior y está listo para ser arrastrado
hacia abajo a través de la camisa interior de cilindro 20. Con
referencia a la orientación vertical o no invertida, las funciones
del rebaje 56 y el paso 64 están intercambiadas ahora. El aceite
lubricante 90 se representa en las paredes de la camisa interior de
cilindro 20 y en un baño en el segundo extremo 24 del recipiente 12
y encima del pistón 16. La cámara de trabajo 40 y el depósito de
expansión 38 están llenos de un fluido de trabajo compresible tal
como nitrógeno, a alta presión tal como 200 psi a aproximadamente
2000 psi. La presión en el depósito de expansión 38 y en la cámara
de trabajo 40 es igual puesto que no hay flujo a través del rebaje
56 y el paso 64.
La figura 6 muestra el conjunto de cilindro de
troquel en la posición de troquel cerrado o la posición comprimida.
Cuando el pistón 16 esté comprimiendo el gas en la cámara de
trabajo 40, el gas avanzará a través de cualquier paso para llegar
al depósito de expansión 38 para intentar igualar la presión entre
ellos. La mayor parte del fluido de trabajo avanzará a través del
rebaje 56. Sin embargo, el rebaje 56 está diseñado específicamente
para crear una resistencia pequeña al flujo de fluido. A causa de
esta resistencia al flujo de fluido, parte del fluido de trabajo
avanzará a través del paso 64. Cuando el pistón 16 avance en las
paredes de cilindro 20, la junta estanca dinámica de alta presión
limpiará parte de la película de aceite de la pared de cilindro y la
empujará hacia la parte superior del recipiente 12 y cerca del paso
64. Si el nivel de aceite llega al paso 64, la presión de gas
empujará parte del aceite al depósito de expansión 38. Cuando el
pistón 16 haya llegado al límite de su recorrido, dejará de
comprimir el fluido de trabajo en la cámara de trabajo y permitirá
que la presión de gas se iguale de nuevo entre la cámara de trabajo
40 y el depósito de expansión 38. Todo el aceite lubricante
excedente 90 limpiado de las paredes de cilindro 20 se mantendrá en
la parte superior de recipiente 12, el paso de aceite 64, o el
depósito de expansión 38.
La figura 7 muestra el conjunto de cilindro de
troquel en la posición de troquel abierto o la posición expandida.
La alta presión interna del fluido de trabajo empuja el pistón 16
de manera que siga el movimiento de la prensa. Cuando el pistón 16
comienza a alejarse de la posición cerrada del troquel, la presión
de gas en la cámara de trabajo 40 comienza a caer. La presión del
fluido de trabajo en el depósito de expansión 38, que está a una
presión más alta, intentará igualarse dejando que el fluido de
trabajo fluya de nuevo a la cámara de trabajo 40. El fluido de
trabajo fluirá del depósito de expansión 38 a la cámara de trabajo
40 a través del rebaje 56. De nuevo, dado que el rebaje 56 está
diseñado para crear una cantidad pequeña de resistencia al flujo de
gas, parte del fluido de trabajo también avanzará a través del paso
64 y el tubo vertical 70. Sin embargo, antes de que el fluido de
trabajo pueda avanzar a través del paso 64, el fluido de trabajo
debe empujar primero el aceite lubricante 90 en su recorrido a y
después a través del paso 64. Si el paso 64 y el rebaje 56 están
dimensionados correctamente, la presión del fluido de trabajo
empujará el aceite lubricante 90 a través del paso 64 a una
velocidad alta. Una vez que el aceite lubricante 90 sale del paso
64 a una velocidad alta, el aceite lubricante 90 seguirá avanzando
a través de la cámara de trabajo 40 y se pulverizará sobre las
paredes de la camisa interior 20. Una mezcla de chorro del fluido de
trabajo compresible y aceite se pulveriza sobre las paredes de la
camisa interior 20. El aceite lubricante 90 seguirá rociándose
sobre las paredes de camisa interior 20 hasta que la mayor parte
del aceite lubricante 90 se lave del paso 64 o se iguale la presión
entre la cámara de trabajo 40 y el depósito de expansión 38.
Se puede ver, después, que el rebaje 56 sirve
como el recorrido de comunicación para el aceite lubricante entre
la cámara operativa/cavidad y el depósito de expansión cuando el
cilindro de troquel está orientado en la posición vertical, pero es
el recorrido de comunicación para el fluido de trabajo cuando el
cilindro de troquel está orientado en la posición invertida. Además,
el paso 64 sirve como el recorrido de comunicación para el fluido
de trabajo entre la cámara operativa/cavidad y el depósito de
expansión cuando el cilindro de troquel está orientado en la
posición vertical, pero es el recorrido de comunicación para el
aceite lubricante cuando el cilindro de troquel está orientado en
la posición invertida. Por lo tanto, las funciones del rebaje 56 y
el paso 64 dependen de la orientación del cilindro de troquel.
Se ha desarrollado un modelo operativo de la
primera realización preferida. Muchas de las dimensiones y
características del dispositivo, y en particular el paso 64 y el
rebaje 56/inserto 36 combinados, se desarrollaron empíricamente. El
modelo operativo incluye un volumen total de gas del interior del
cilindro de troquel 10 (con aceite lubricante 90 contenido en él)
de aproximadamente 19,7 pulgadas cúbicas. Se utilizó nitrógeno como
el fluido de trabajo bajo una presión de aproximadamente 2000 psi.
Se utilizó un volumen de aproximadamente dos onzas de aceite
lubricante 90, que es igual a aproximadamente 3,6 pulgadas cúbicas.
El aceite lubricante 90 que se utilizó tenía una viscosidad que era
del rango de 155 SUS (o 30 centistokes) a una temperatura operativa
de 100ºF y 43 SUS (o 5 centistokes) a una temperatura operativa de
212ºF. El pistón 16 tiene un diámetro de aproximadamente 1,5
pulgadas y una carrera de aproximadamente 4 pulgadas, dando lugar a
un desplazamiento del pistón de trabajo o "un volumen barrido"
de aproximadamente 7,1 pulgadas cúbicas. El depósito de expansión 38
tiene un volumen de aproximadamente 11,6 pulgadas cúbicas (siendo
el nivel de aceite lubricante 90 aproximadamente igual en la
cavidad 50 y el depósito de expansión 38). Se obtuvo suficiente
restricción del flujo cuando el paso 64 (incluyendo el diámetro
interno del tubo vertical 70) tenía un diámetro de aproximadamente
0,22 pulgadas. Igualmente, se obtuvo suficiente restricción del
flujo cuando el rebaje cilíndrico 56 tenía un diámetro de
aproximadamente 0,375 pulgadas y una profundidad de aproximadamente
0,4 pulgadas, y cuando el inserto 36 tiene un grosor de pared de
0,06 pulgadas, un diámetro de aproximadamente 1,4 pulgadas y está
colocado para bisecar esencialmente el rebaje 56 como se representa
en la figura 10.
La figura 8 es una vista en sección transversal
frontal de una variación de la primera realización preferida del
cilindro de troquel. Puede ser ventajoso, por ejemplo, para
facilidad de montaje, formar el inserto anular 36 de más de un
componente. Como se representa en la figura 8, el inserto anular 36
se puede formar de un asiento anular 78 en cooperación con una
pieza de sección 80. Como se representa, el asiento anular 78 está
dimensionado y configurado para asentar en la porción inferior de
cuerpo de cilindro 13, que interseca el rebaje 56, como se ha
descrito anteriormente. Después, la pieza de sección 80 puede estar
asentada en el asiento anular 78. Las paredes de cilindro 20 se
colocan después y asientan en la pieza de sección 80.
El paso 64 se muestra extendiéndose desde la
pieza de sección 80. Sin embargo, se entiende fácilmente que,
dependiendo del tamaño y la configuración del cuerpo de cilindro y
la unidad de pistón/cilindro 14, el paso 64 se puede extender en
cambio desde el asiento anular 78. También se entiende que, aunque
el inserto anular 36 se representa en la figura 8 formado de dos
componentes, el inserto anular 36 también se puede hacer de más de
dos componentes.
Con referencia a continuación a la figura 9, se
representa una segunda realización preferida de un cilindro de
troquel. En esta realización, en lugar de utilizar un rebaje 56
como un recorrido entre el depósito de expansión y la cavidad 50 (y
así la zona de trabajo), se ha dispuesto un agujero o conducto 94 a
través del inserto anular 36. Como se describe con respecto al
rebaje 56 en la realización anterior, el conducto 94 está colocado
de manera que se disponga por debajo del nivel del aceite
lubricante 90 cuando el cilindro de troquel esté orientado en la
posición vertical, como se representa en la figura 9, y está
colocado de manera que se disponga encima del nivel del aceite
lubricante 90 cuando el cilindro de troquel esté orientado en la
posición invertida. La segunda realización preferida opera de la
misma manera que la primera realización preferida, realizando el
conducto 94 las funciones realizadas por el rebaje 56. Por esta
razón, el conducto 94 está diseñado específicamente para crear una
resistencia pequeña al flujo de fluido. Además, puesto que el rebaje
56 ya no se utiliza en esta realización, el tapón 58 puede estar
dimensionado y configurado de manera que se extienda completamente
al agujero 60, de manera que no se disponga ningún rebaje en la
porción inferior de cuerpo 13. Además, el agujero 60 se puede
disponer en otro lugar o eliminar totalmente en el cuerpo de
cilindro 12.
Aunque se han mostrado y descrito algunas
realizaciones actualmente preferidas, se entiende claramente que la
invención no se limita a ella y se puede realizar de otro modo
dentro del alcance de las reivindicaciones siguientes.
Claims (13)
1. Un conjunto amortiguador para uso en una
prensa que puede operar en una orientación vertical y en una
orientación invertida, y conteniendo dicho conjunto amortiguador un
fluido de trabajo a presión y conteniendo aceite lubricante de
manera que tenga un nivel de aceite lubricante en un primer extremo
que es el extremo inferior de dicho conjunto amortiguador cuando
está en la orientación vertical y de manera que tenga un nivel de
aceite lubricante en un segundo extremo de dicho conjunto
amortiguador enfrente de dicho primer extremo, que es el extremo
inferior cuando está en la orientación invertida, incluyendo dicho
conjunto amortiguador:
una carcasa exterior hueca (12) que tiene paredes
laterales que terminan en una pared de extremo (13) en dicho primer
extremo (26) de dicho conjunto amortiguador (10), y que terminan en
un agujero en dicho segundo extremo (24) de dicho conjunto
amortiguador;
un conjunto de pared interior que tiene una
porción de conexión (34) para conexión a dicha carcasa externa en
dicho segundo extremo de dicho conjunto amortiguador, y que tiene
paredes (20) que se extienden hacia fuera de dicha porción de
conexión dentro de dicha carcasa externa a dicha pared de extremo de
carcasa, en el que una porción de dichas paredes de conjunto de
pared tienen un pistón (16) montado para movimiento alternativo
entremedio; y donde un espacio de conjunto de pared de volumen
variable se define como un espacio entre dicho pistón, dichas
paredes de conjunto de pared y dicha pared de extremo de carcasa; y
donde se define un depósito de expansión (38) como un espacio entre
dichas paredes laterales de carcasa, dichas paredes de conjunto de
pared y dicha pared de extremo de carcasa;
un primer paso que tiene un agujero (53) a dicho
espacio de conjunto de pared y que tiene un agujero (54) a dicho
depósito de expansión, donde dichos agujeros del primer paso están
por debajo del nivel de aceite lubricante cuando el conjunto
amortiguador está en la orientación vertical, y los agujeros del
primer paso están por encima del nivel de aceite lubricante cuando
el conjunto amortiguador está en la orientación invertida; y
un segundo paso (64) que tiene un agujero (66) a
dicho espacio de conjunto de pared y que tiene un agujero (68) a
dicho depósito de expansión, donde los agujeros del segundo paso
están por encima del nivel de aceite lubricante cuando el conjunto
amortiguador está en la orientación vertical, y donde el agujero del
depósito de expansión del segundo paso está por debajo del nivel de
aceite lubricante y el agujero del conjunto de pared del segundo
paso está por encima del nivel de aceite lubricante cuando el
conjunto amortiguador está en la orientación invertida.
2. El conjunto amortiguador de la reivindicación
1, donde dichas paredes de conjunto de pared están formadas por una
camisa interior de cilindro en conexión con un inserto anular,
donde dicha camisa interior de cilindro es dicha porción de dichas
paredes de conjunto de pared que tienen un pistón montado para
movimiento alternativo entremedio, y dicho inserto anular está en
contacto con dicha pared de extremo de carcasa.
3. El conjunto amortiguador de la reivindicación
2, donde dicho inserto anular está formado por una pluralidad de
componentes.
4. El conjunto amortiguador de la reivindicación
2 ó 3, donde dicho segundo paso está dispuesto a través de dicho
inserto anular.
5. El conjunto amortiguador de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, donde dicho segundo paso incluye un tubo
vertical que se extiende hacia el segundo extremo de dicho conjunto
amortiguador, donde dicho tubo vertical se abre en un extremo a
dicho depósito de expansión en un punto por encima del nivel de
aceite lubricante cuando el conjunto amortiguador está en la
orientación vertical y por debajo del nivel de aceite lubricante
cuando el conjunto amortiguador está en la orientación invertida, y
dicho tubo vertical conecta en un extremo opuesto a dicho inserto
anular.
6. El conjunto amortiguador de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, donde se ha dispuesto un rebaje en dicha
pared de extremo de carcasa, y dichas paredes de conjunto de pared
intersecan dicho rebaje, donde dicho primer paso se forma a partir
de la intersección de dichas paredes de conjunto de pared y dicho
rebaje.
7. El conjunto amortiguador de la reivindicación
6, donde dicho rebaje se forma por un agujero dispuesto a través de
dicha pared de extremo de carcasa y un tapón dispuesto parcialmente
dentro de dicho agujero desde fuera de dicha carcasa.
8. El conjunto amortiguador de la reivindicación
7, donde dicho tapón se puede quitar de dicho agujero.
9. El conjunto amortiguador de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, donde dicho primer paso es un agujero
dispuesto a través de dicha pared de conjunto de pared.
10. El conjunto amortiguador de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, donde dichas paredes de conjunto de pared
se forman de una camisa interior de cilindro en conexión con un
inserto anular, donde dicha camisa interior de cilindro es dicha
porción de dichas paredes de conjunto de pared que tiene un pistón
montado para movimiento alternativo entremedio, y dicho inserto
anular está en contacto con dicha pared de extremo de carcasa, y
donde dicho agujero que forma dicho primer paso está dispuesto a
través de dicho inserto anular.
11. El conjunto amortiguador de la reivindicación
10, donde dicho primer paso incluye además un conducto dispuesto a
través de dicho agujero.
12. El conjunto amortiguador de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, donde dicho primer paso incluye medios de
restricción de flujo de fluido.
13. El conjunto amortiguador de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, donde dicho segundo paso incluye medios de
restricción de flujo de fluido.
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