ES2235820T3 - Conducto para suministro de fluido con amortiguador de los impulsos de presion. - Google Patents
Conducto para suministro de fluido con amortiguador de los impulsos de presion.Info
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Abstract
Un conducto (20, 70, 71, 72) para suministrar un fluido y amortiguar impulsos de presión en el fluido, y del tipo que comprende una tubería (21) exterior, dos piezas (25, 27) encajadas de extremo fijadas de manera estanca a dicha tubería (21) exterior, y una tubería (34) interior alojada dentro de dicha tubería (21) exterior y que forma junto con ella al menos una primera cámara (46) anular; caracterizado porque una de dichas tuberías (21, 34) comprende una porción (40, 73) intermedia deformada radialmente y que coopera directamente de manera estanca, al menos durante el uso, con la otra de dichas tuberías.
Description
Conducto para suministro de fluido con
amortiguación de los impulsos de presión.
La presente invención se refiere a un conducto
para suministrar un fluido y amortiguar impulsos de presión en el
fluido, y particularmente, aunque no exclusivamente, a un conducto
para el circuito hidráulico de la dirección asistida de un
vehículo.
Como es sabido, en sistemas hidráulicos en los
que el fluido de trabajo se hace circular por medio de una bomba los
impulsos de presión generados por la bomba se transmiten a lo largo
de los conductos y pueden dar lugar a ruidos y vibraciones
indeseados.
Para reducir dichos impulsos, se utilizan
actualmente conductos en los cuales el fluido se guía de manera que
se produzcan ondas de presión reflejadas que interfieran con las
ondas incidentes; y, mediante el dimensionado adecuado de las
longitudes recorridas por las ondas, se puede conseguir una
interferencia destructiva entre ondas a una frecuencia dada, y por
tanto una reducción sustancial del impulso.
En una realización conocida, los conductos del
tipo de arriba están definidos por una tubería exterior; y una
tubería interior, que se extiende hasta una longitud calculada
apropiadamente desde una pieza encajada de extremo, y de esta forma
define una cámara anular junto con la tubería exterior. El fluido
fluye a lo largo de la pieza encajada hacia dentro de la tubería
interior, y en la sección de salida de la tubería interior, las
ondas de presión entrantes interfieren con las ondas que recorren
la cámara anular y se reflejan en la pared del extremo de la cámara
definida por la pieza encajada. Para que la interferencia sea
destructiva, la longitud de la cámara anular debe ser igual a un
cuarto de la longitud de onda de las ondas de presión.
Los conductos del tipo de arriba se
"sintonizan" mediante el dimensionado arriba mencionado de la
tubería interior para una frecuencia dada. En un circuito real, sin
embargo, los impulsos de presión son periódicos pero no puramente
sinusoidales con una frecuencia específica, y por tanto pueden ser
descompuestos en varias componentes de frecuencia que comprenden un
primer armónico o fundamental y armónicos de frecuencias iguales a
múltiples de la frecuencia fundamental. Esto, por tanto, plantea el
problema de amortiguar varias componentes, típicamente los dos o
tres primeros armónicos, que tienen una amplitud mucho mayor que
los armónicos de orden más alto. Esto se puede llevar a cabo
utilizando un conducto que comprenda varios conductos elementales
del tipo descrito arriba dispuestos en serie y sintonizados cada
uno de ellos a una frecuencia respectiva. Una solución como esta,
sin embargo, es cara y plantea limitaciones de diseño debido a la
imposición de una longitud mínima del conducto.
La patente EP 796408 describe una solución más
compacta (Figura 1) en la que un conducto 1 comprende una tubería 2
exterior, y una primera tubería 3 interior que define, junto con la
tubería exterior, una cámara 5 anular que desemboca en una cámara 6
de expansión que se extiende entre la primera tubería 3 interior y
una pieza 7 encajada fijada dentro de una porción intermedia de la
tubería 2 exterior.
La pieza 7 encajada está fijada dentro de la
tubería 2 exterior mediante un manguito 8 exterior recalcado sobre
la tubería 2 exterior, y está montada de forma que un extremo de
una segunda tubería 9 interior se extiende en dirección a una pieza
10 encajada de salida y define junto con la tubería 2 exterior una
segunda cámara 11 anular, que está definida axialmente por la pieza
7 encajada y desemboca en el extremo opuesto dentro de una segunda
cámara 14 de expansión que se extiende entre la segunda tubería 9
interior y la pieza 10 encajada de salida. La segunda tubería 9
interior está cerrada en el extremo libre por un tapón 15 que
define axialmente una cámara 18 interior de la segunda tubería 9
interior, y tiene al menos un orificio 17 que conecta la cámara 18
interior y la segunda cámara 11 anular y está situado a una
distancia predeterminada de las superficies 13, 16.
Aunque técnicamente efectiva, la solución
anteriormente mencionada es relativamente compleja y de producción
costosa por conllevar un gran numero de componentes y corte de
tuberías y operaciones de ensamblaje.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un conducto de suministro de fluido diseñado para
eliminar los inconvenientes anteriormente mencionados.
Según la presente invención, se dispone un
conducto para suministrar un fluido y amortiguar impulsos de presión
en el fluido, y del tipo que comprende una tubería exterior, dos
piezas encajadas de extremo fijadas de forma estanca a dicha
tubería exterior, y una tubería interior alojada dentro de dicha
tubería exterior y que forma junto con la misma al menos una
primera cámara anular; caracterizado porque una de dichas tuberías
comprende una porción intermedia deformada radialmente y que
coopera de manera estanca, al menos durante el uso, con las otras
tuberías mencionadas.
Una realización preferida y no limitante de la
presente invención se describirá como ejemplo haciendo referencia a
los dibujos que se acompañan, en los cuales:
La Figura 1 muestra una sección axial de un
primer conducto construido según la manera conocida;
La Figura 2 muestra una sección axial de una
primera realización de un conducto según la presente invención;
La Figura 3 muestra una sección axial de una
segunda realización de un conducto según la presente invención;
La Figura 4 muestra una sección axial parcial de
una tercera realización de un conducto según la presente
invención;
La Figura 5 muestra una sección axial parcial de
una cuarta realización de un conducto según la presente
invención.
El número 20 en la Figura 2 señala como un todo
un conducto para suministrar un fluido a alta presión, en particular
para el circuito hidráulico de la dirección asistida de un
vehículo.
El conducto 20 comprende una tubería 21 exterior
hecha de un material elastomérico apropiadamente reforzado, que
tiene un diámetro interior D1, y que comprende una porción 24 de
extremo acoplada a una pieza 25 encajada de entrada, y una porción
26 de extremo opuesto acoplada a una pieza 27 encajada de salida.
Las porciones 24, 26 están embridadas sobre las respectivas piezas
25, 27 encajadas por unos respectivos casquillos 28, 29 de cierre
conocidos colocados a presión sobre las porciones 24, 26; y las
piezas 25, 27 encajadas tienen respectivos orificios 31, 32 axiales
pasantes que definen una abertura de entrada y una abertura de
salida del conducto 20 respectivamente.
El conducto 20 también comprende una tubería 34
interior que tiene un diámetro exterior D2 menor que D1, y que está
convenientemente hecha de PTFE y está fijada a una boquilla 35
definida por un apéndice axial de la pieza 25 encajada de entrada.
La tubería 34 interior está fijada dentro de la tubería 21 exterior
en una porción 40 intermedia de la tubería 21 exterior, teniendo
dicha porción intermedia un diámetro interior sustancialmente igual
a D2 y cooperando de manera estanca con la tubería 34 interior.
La porción 40 intermedia está convenientemente
definida por la compresión radial ejercida por un manguito 45
exterior recalcado alrededor de la tubería 21 exterior.
La tubería 34 interior define junto con la
tubería 21 exterior, y en lados opuestos de la porción 40
intermedia, una primera cámara 46 anular de longitud L1 y una
segunda cámara 48 anular de longitud L2.
La primera cámara 46 anular está cerrada y está
definida axialmente en un extremo por una pieza 25 encajada de
entrada y en el extremo opuesto por una porción 40 intermedia de la
tubería 21 exterior.
La segunda cámara 48 anular está definida
axialmente en un extremo por la porción 40 intermedia y está
abierta en un extremo 49 libre de la tubería 34 interior, que
termina a cierta distancia de la pieza 27 encajada de salida. La
segunda cámara 48 anular desemboca por tanto dentro de una cámara 52
de expansión que se extiende axialmente entre la tubería 34
interior y la pieza 27 encajada de salida, y definida radialmente
por la tubería 21 exterior.
La tubería 34 interior comprende un primer número
de pares de orificios 53, 54, 55, 56, 57 diametralmente opuestos
que conectan la cámara 58 interior de la tubería 34 interior a la
primera cámara 46 anular; y un segundo número de pares de orificios
59, 60 diametralmente opuestos que conectan la cámara 58 interior
de la tubería 34 de entrada a la segunda cámara 48 anular.
Más específicamente, los orificios 53, 54, 55,
56, 57 están dispuestos sucesivamente entre la pieza 25 encajada de
entrada y la porción intermedia 40; y el número y sección de los
orificios se seleccionan, con relación al grosor de la tubería 34
interior, para definir una impedancia predeterminada vista por el
flujo de fluido entre la cámara 58 interna y la primera cámara 46
anular exterior. Convenientemente, los orificios 53, 57 están
situados justo al lado de la pieza 25 encajada de entrada y de la
porción 40 intermedia respectivamente, para colaborar en la
desaireación del conducto 20, es decir, la expulsión de burbujas de
aire que queden después de que el circuito se llene.
Los orificios 59, 60 están situados sucesivamente
desde la porción 40 intermedia hasta la cámara 52 de expansión. Los
orificios 60 están situados a una distancia L3 predeterminada desde
la porción 40 intermedia; y el orificio 59 está situado
convenientemente cerca de la porción 40 intermedia, una vez más para
colaborar en la desaireación del conducto.
La tubería 21 exterior y la tubería 34 interior
como un todo definen un primer dispositivo 61 de amortiguación de
resonancia y un segundo dispositivo 62 de amortiguación de
interferencia destructiva.
Durante el uso real, el fluido de trabajo a
presión fluye a través de la pieza 25 encajada de entrada hasta
dentro de la tubería 34 interior, y las ondas de presión viajan
desde la tubería 34 interior a través de los orificios
53-57 hasta dentro de la primera cámara 46 anular
donde la amplitud de los impulsos se atenúa sustancialmente
mediante la absorción de energía en condiciones de resonancia.
El fluido fluye entonces a través de la porción
40 intermedia a lo largo de la tubería 34 interior, y desde ésta a
través de los orificios 59 y 60 hasta dentro de la segunda cámara
48 anular. En la salida de la tubería 34 interior, los impulsos de
presión se amortiguan mediante la interferencia destructiva con las
ondas de presión que viajan a lo largo de la segunda cámara 48
anular y se reflejan en la porción 40 intermedia. En este caso, la
suma en contrafase se obtiene seleccionando las longitudes L2, L3
iguales a un cuarto de las longitudes de onda de las respectivas
componentes de frecuencia que se desean amortiguar.
Finalmente, el fluido fluye desde una segunda
cámara 48 anular hasta la cámara 52 de expansión -donde las ondas
de presión se atenúan aún más debido a la elasticidad de la tubería
21 exterior- y luego hasta dentro de la pieza 27 encajada de
salida.
La Figura 3 muestra una realización 70 más de un
conducto según la presente invención.
El conducto 70 es similar estructuralmente al
conducto 20 descrito anteriormente, y difiere sustancialmente en lo
que respecta al ensamblaje, es decir flujo y dirección. En virtud
de la claridad, las partes del conducto 70 idénticas a partes del
conducto 20 ya descritas se indican utilizando los mismos números
de referencia, sin importar que la situación o la función estén
cambiadas.
En este caso, la pieza 27 encajada constituye la
pieza encajada de entrada; la pieza 25 encajada constituye la pieza
encajada de salida; y la tubería 34 interior está fijada la pieza
25 encajada de salida, de forma que el fluido fluye primero a
través del dispositivo 62 de interferencia destructiva y después a
través del dispositivo 61 de resonancia.
Las pruebas han demostrado que el comportamiento
del conducto 70 es sustancialmente equivalente al del conducto 20,
e incluso mejor en ciertas aplicaciones.
La Figura 4 muestra parte de una variación 71 del
conducto 70. En el conducto 71 -del cual sólo se muestra una
porción de la salida- la tubería 34 interior simplemente descansa
axialmente contra, en vez de estar fijada a, la pieza 25 encajada
de salida, de forma que la tubería 34 interior sólo es sujetada por
la porción 40 intermedia (no mostrada) de la tubería 21 exterior.
El diámetro exterior de la tubería 34 interior debe obviamente ser
mayor que el diámetro del orificio 31 de la pieza 25 encajada. En
este caso, la tubería 34 interior puede estar hecha de un material
con una resistencia a la temperatura menor que el PTFE, por
ejemplo, una poliamida alifática o aromática, ya que un posible
reblandecimiento a la temperatura de trabajo no presenta el peligro
de que la tubería quede suelta de la pieza encajada.
La Figura 5 muestra una cuarta realización de la
presente invención, indicada como un todo por un 72. El conducto 72
puede incorporar las características anteriores de cada uno de los
conductos 20, 70, 71 descritos, y difiere en que la tubería 34
interior y la tubería 21 exterior están selladas en la porción
intermedia del conducto, no mediante una reducción en el diámetro de
la tubería 21 exterior, sino por una proyección 73 radial de la
tubería 34 interior que coopera con la superficie interior de la
tubería 21 externa, que, en este caso, es de diámetro constante. La
proyección puede estar formada, por ejemplo, mediante soplado en
caliente.
Las ventajas del conducto 20 según la presente
invención serán evidentes de la descripción anterior.
En particular, sellando la tubería 34 interior y
la tubería 21 exterior mediante la deformación de una porción
intermedia de una de las dos tuberías, es posible prescindir de una
pieza encajada interior y de este modo reducir el número de partes
componentes y de operaciones de corte y ensamblaje respecto a la
técnica conocida (Figura 1) que presenta dos tuberías interiores,
una de las cuales está fijada a una pieza encajada interior.
Un conducto de acuerdo con la presente invención
proporciona una pérdida de carga reducida en comparación con
soluciones conocidas al eliminar las pérdidas locales provocadas
por el flujo del fluido al salir de la primera tubería interior y
entrar en la pieza encajada intermedia, y al mismo tiempo sirve para
un calibrado preciso del dispositivo de amortiguación con relación
a la frecuencia que se debe amortiguar.
Claramente, se pueden hacer cambios en el
conducto 20 sin, sin embargo, alejarse del alcance de la presente
invención.
En particular, el conducto puede incluso
comprender un número de porciones intermedias de pequeño diámetro
que definan varios de dispositivos de amortiguación que tengan
respectivas frecuencias de intervención y combinados entre sí y/o
con otros dispositivos de amortiguación de interferencia,
resonancia o expansión. Y los dispositivos pueden comprender uno o
más orificios intermedios a distancias predeterminadas de las
respectivas superficies de reflexión.
Finalmente, al contrario que la interferencia
radial inicial entre la tubería 34 interior y la tubería 21
exterior, la porción 40 intermedia y la tubería 34 interior pueden
estar selladas sólo durante el uso real debido a la expansión
radial de la tubería 34 interior debido a la presión del fluido.
Claims (12)
1. Un conducto (20, 70, 71, 72) para suministrar
un fluido y amortiguar impulsos de presión en el fluido, y del tipo
que comprende una tubería (21) exterior, dos piezas (25, 27)
encajadas de extremo fijadas de manera estanca a dicha tubería (21)
exterior, y una tubería (34) interior alojada dentro de dicha
tubería (21) exterior y que forma junto con ella al menos una
primera cámara (46) anular; caracterizado porque una de
dichas tuberías (21, 34) comprende una porción (40, 73) intermedia
deformada radialmente y que coopera directamente de manera estanca,
al menos durante el uso, con la otra de dichas tuberías.
2. Un conducto de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque dicha primera cámara (46) anular
está definida axialmente en un primer extremo por la primera (25) de
dichas piezas (25, 27) encajadas.
3. Un conducto de acuerdo con la reivindicación
2, caracterizado porque dicha porción (40, 73) intermedia
define un segundo extremo axial de dicha primera cámara (46) anular;
dicha tubería (34) interior define junto con dicha tubería exterior
una segunda cámara (48) anular situada en el extremo puesto de dicha
porción (40, 73) intermedia respecto de dicha primera cámara (46)
anular.
4. Un conducto según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicha tubería (34) interior termina a
cierta distancia de la segunda (27) de dichas piezas (25, 27)
encajadas; dicha segunda cámara (48) anular desemboca axialmente
dentro de una cámara (52) de expansión que se extiende axialmente
entre un extremo libre de dicha tubería (34) interior y dicha
segunda pieza (27) encajada y definida radialmente por dicha tubería
(21) exterior.
5. Un conducto según la reivindicación 3 ó 4,
caracterizado porque dicha tubería (34) interior comprende
al menos un orificio (53, 54, 55, 56, 57) que comunica con dicha
primera cámara (46) anular.
6. Un conducto según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicha tubería (34) interior comprende
al menos un orificio (59, 60) que comunica con dicha segunda cámara
anular.
7. Un conducto según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha
tubería (34) interior está hecha de PTFE.
8. Un conducto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicha tubería
(34) interior está hecha de poliamida.
9. Un conducto según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha
porción (40) intermedia es una porción de pequeño diámetro de dicha
tubería (21) exterior definida por un manguito (45) metálico
exterior recalcado sobre dicha tubería (21) exterior.
10. Un conducto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicha porción
(73) intermedia es una porción que sobresale radialmente de dicha
tubería (34) interior.
11. Un conducto según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha
primera pieza (25) encajada es una pieza encajada de entrada de
dicho conducto (20).
12. Un conducto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque dicha primera
pieza (25) encajada es una pieza encajada de salida de dicho
conducto (70).
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