ES2238086T3 - Dispositivo de absorcion de impactos con dispositivo de centrado y tubo deformable. - Google Patents
Dispositivo de absorcion de impactos con dispositivo de centrado y tubo deformable.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN DISPOSITIVO DE ABSORCION DE IMPACTO CON UN TUBO DEFORMABLE (1). CON EL FIN DE MEJORAR EL COMPORTAMIENTO DE DEFORMACION DEL TUBO DEFORMABLE (1) Y CONSEGUIR UNA DISTRIBUCION LO MAS UNIFORME POSIBLE DEL IMPACTO A LO LARGO DE TODO EL RECORRIDO DE DEFORMACION, CUANDO SE ACTIVE EL DISPOSITIVO, EL TUBO DEFORMABLE (1) ESTA SITUADO O EMPOTRADO POR SUS EXTREMOS ENTRE DOS ELEMENTOS CENTRADORES (2), ESTANDO SUJETOS LOS ELEMENTOS CENTRADORES (2) Y POR LO TANTO LOS EXTREMOS DE TUBO DEFORMABLE (1) RELATIVOS ENTRE SI CON EL FIN DE EVITAR DESPLAZAMIENTOS TRANSVERSALES CON RESPECTO A LA DIRECCION DEL IMPACTO. POR SUS EXTREMOS LE CORRESPONDE AL TUBO DEFORMABLE (1) SENDOS APOYOS AXIALES EN LOS QUE SE APOYA AXIALMENTE EL TUBO DEFORMABLE QUE SE DEFORMA DURANTE UN IMPACTO.
Description
Dispositivo de absorción de impactos con
dispositivo de centrado y tubo deformable.
La invención se refiere a un dispositivo de
absorción de impactos con dispositivo de centrado y tubo
deformable.
Por la patente DE-PS 15 30 223 se
conoce un dispositivo para absorber impactos muy grandes, compuesto
de un tubo de compresión exterior y un tubo deformable interior,
que con deformación permanente se puede introducir uno dentro del
otro a modo telescópico, estando situado entre el tubo de compresión
y el tubo deformable un casquillo que presenta por el interior una
superficie de presión cónica. El tubo deformable presenta en la
zona del casquillo una superficie exterior compuesta opuesta,
cónica y va reforzada por una placa postiza que da rigidez a la
sección útil del tubo deformable. Mediante un diseño adecuado de la
placa (chapa abollable) se trata de determinar la magnitud de la
solicitación de impacto para la cual deba iniciarse la deformación
permanente del tubo deformable, dentro de un campo de dispersión lo
más estrecho posible. Una gama de dispersión mayor resulta
inconveniente, ya que un dispositivo capaz de absorber impactos muy
grandes, por una parte ha de comenzar a ser activo eficazmente a
partir de un determinado valor de la solicitación de impacto, pero
por otra parte, no debe responder innecesariamente pronto, ya que
debido a las deformaciones plásticas del dispositivo es necesario
sustituir cada vez por lo menos el tubo deforma-
ble.
ble.
Por la patente DE-AS 19 47 819 se
conoce la forma de mantener el campo de dispersión de un
dispositivo de absorción de impactos lo más reducido posible, para
lo cual un dispositivo del tipo descrito inicialmente presenta en
lugar de la chapa abollable una pestaña cizallable, que está
dispuesta en el perímetro exterior del tubo deformable, y contra la
cual asienta la superficie frontal del tubo de compresión orientada
hacia el tubo deformable, antes de que responda el dispositivo.
Si se produce un impacto inadmisiblemente grande,
se produce la deformación plástica de la chapa abollable o la
cortadura de la pestaña cizallable, y el tubo deformable es
deslizado dentro del tubo de compresión, reduciéndose su diámetro
debido a la superficie de presión cónica; convirtiéndose así la
energía del impacto en trabajo de deformación.
Por la patente DE-93 11 041.3 U1
se conoce un dispositivo de absorción de impactos para impactos
longitudinales, que además de una placa seccionable presenta un
tubo deformable que absorbe la energía del impacto esencialmente
debido a deformaciones plásticas irregulares entre unas placas de
separación dispuestas en la extensión longitudinal del tubo
deformable. Unos orificios de deformación situados en el perímetro
del tubo deformable tratan de favorecer una deformación más
sencilla del tubo deforma-
ble.
ble.
Por el estado de la técnica más próximo de la
patente DE 297 03 351 U se conoce un elemento para absorber energía
cinética que trabaja de acuerdo con el principio de la deformación
plástica, y que está formado por lo menos por un tramo en forma de
bloque de un tubo de plástico de pared gruesa. Este tramo en forma
de bloque debe presentar una elasticidad inicial, y con respecto al
diagrama fuerza-recorrido, una carrera de trabajo
plástica prácticamente rectangular. Dos o más de estos tramos en
forma de bloque se pueden reunir formando una columna, donde entre
los tramos en forma de bloque está situada respectivamente una
placa, y un cuerpo redondo que encaja en la columna actúa
conjuntamente con las placas en el sentido de guiado. El tramo de
tubo en forma de bloque va fijado por lo menos en uno de sus
extremos en un cojinete de apoyo, y está dispuesto o amarrado en
sus extremos entre dos elementos de centrado. Los posicionamientos
de centrado y por lo tanto los extremos de cada tramo de tubo o de
una columna formada por varios de estos tramos de tubo, van sujetos
relativamente entre sí evitando desplazamientos en dirección
transversal a la dirección del impacto, donde al tramo de tubo o a
la columna le corresponde en los extremos un contrafuerte axial,
que lleva los elementos de centrado en el lado orientado hacia el
tramo de tubo o la columna, y que soporta axialmente el tramo de
tubo o la columna que se deforman durante el impacto. Hay que
considerar como un inconveniente, que la formación de un dispositivo
de absorción de impactos que admita una carga superior solamente se
puede lograr disponiendo varios tramos de tubo en forma de bloque
para formar una columna, lo que además de los elementos de centraje
hace necesario el empleo de placas adicionales y de un cuerpo
redondo tubular en el que vayan guiadas estas
placas.
placas.
Por la patente DE 196 27 051 A1 se conoce un
elemento de deformación que presenta un tramo de tubo de fibra de
carbono y fibras de aramida. El tramo de tubo se puede deformar
para la transformación de energía por el principio de la vuelta al
revés. Para iniciar el proceso de volver al revés, hay a
continuación del extremo libre del tubo un componente a modo de
tubuladura, con una moldura cóncava que determina el radio exterior
de la vuelta al revés. Condicionado por la clase de proceso de
conformado, el borde en el extremo libre del tubo se desvía durante
el proceso de la vuelta al revés con respecto al apoyo
correspondiente y al centraje, en dirección axial y transversal.
Dado que fuera de la moldura cóncava no está prevista ninguna guía
para el extremo libre, parece existir un riesgo de que se abra y de
que se desvíe de forma incontrolada al espacio libre.
La invención tiene como objetivo realizar un
dispositivo para absorber impactos muy grandes de tal manera que el
comportamiento de deformación del tubo deformable se mejore y que
después de que responda el dispositivo se logre una absorción de
impacto lo más uniforme posible a lo largo de todo el recorrido de
deformación.
Este objetivo se resuelve de acuerdo con la
invención por el dispositivo de absorción de impactos caracterizado
en al reivindicación 1.
Unos posicionamientos ventajosos se describen en
las sub-reivindicaciones 2 a 9.
Mediante la configuración del dispositivo de
absorción de impactos conforme a las características de la
reivindicación principal, se consigue un plegado del tubo
deformable considerablemente uniforme, y se evita que éste se
abra.
Mediante el perfeccionamiento según la
reivindicación 2, se describe una forma de realización de la
invención de pequeñas dimensiones.
Mediante el perfeccionamiento según la
reivindicación 3, se favorece la formación regular de rebordes o
pliegues durante la deformación plástica del tubo deformable.
A continuación se describe con mayor detalle la
invención haciendo referencia a un dibujo esquemático, en tres
ejemplos de realización.
Las Figuras muestran
Figura 1 un dispositivo de absorción de impactos
visto en planta, en una representación esquemática,
Figura 2 el dispositivo de absorción de impactos
según la Figura 1 después que haya respondido el dispositivo y se
haya deformado el tubo deformable, en una representación
esquemática,
Figura 3 un ejemplo de realización de la
invención con dispositivo tensor, en una vista lateral,
Figura 4 un segundo ejemplo de realización de la
invención en una vista lateral, y
Figura 5 un tercer ejemplo de realización de la
invención, en combinación con un tope de ferrocarril.
El dispositivo de absorción de impactos conforme
a la invención presenta un dispositivo de centrado y un tubo
deformable 1, y va fijado por uno de los lados en un cojinete de
apoyo 3. El tubo deformable 1 está situado o amarrado por sus
extremos entre dos elementos de centraje 2 del dispositivo de
centrado, y va sujeto o asegurado para impedir su desplazamiento
transversal, es decir desplazamientos en dirección transversal a la
del impacto. Al tubo deformable 1 le corresponden además en sus
extremos sendos contrafuertes axiales. Los elementos de centrado 2
presentan por lo tanto por el lado orientado hacia el tubo
deformable 1, un contrafuerte axial, sobre el cual se apoya
axialmente el tubo deformable 1 que en caso de un impacto se
deforma debido a la fuerza
F.
F.
Los elementos de centrado 2 están realizados con
guías 2.1, p.e. en forma de tubuladuras, que asientan
respectivamente en ambos extremos del tubo deformable 1 por el
interior, en la envolvente interior del tubo deformable 1,
representando por lo tanto un centraje interior que impide el
desplazamiento transversal del tubo deformable 1 y que favorece el
plegado regular del tubo deformable. Los elementos de centrado 2
presentan además una pestaña 4, en la cual se apoyan axialmente los
extremos correspondientes del tubo deformable 1.
El diámetro exterior del elemento de centrado 2 o
de la pestaña 4 de guías 2.1 o de la tubuladura se extiende
aproximadamente hasta el diámetro de los rebordes anulares 5
(pliegues) que se forman durante la deformación del tubo deformable
1.
Para la esencia de la invención es importante que
durante el proceso de sujeción del tubo deformable 1 no se
necesitan, salvo los elementos de centraje 2 de los lados extremos,
ninguna guía del tubo deformable 1 o de su envolvente, para evitar
el pandeo o una deformación inadecuada. Basta simplemente con
asegurar la transmisión axial o centrada del impacto a lo largo de
la carrera de deformación. Esto se consigue por el hecho de que los
elementos de centrado 2 están asegurados o guiados relativos entre
sí para impedir desplazamientos transversales.
En las Figuras 1 y 2 no se trata de ejemplos de
realización de la invención sino de representaciones esquemáticas
que tratan de facilitar la comprensión de la invención, en
particular en lo referente al proceso de plegado. El tubo
deformable puede estar fijado y/o pretensado por un dispositivo
tensor 6, p.e. un anclaje. Esta forma de construcción se puede
prever convenientemente para establecer un dispositivo de absorción
de impactos con un cojinete de apoyo unilateral 3, y un extremo
libre, que no está asegurado directamente contra desplazamientos
transversales por el extremo del tubo deformable 1 próximo al
impacto (Figura 3).
El dispositivo de centrado para el tubo
deformable 1 también puede realizarse como centraje exterior,
rodeando al menos en partes o enmarcando los extremos del tubo
deformable 1.
En otros dos ejemplos de realización de la
invención (Figuras 4 y 5), el extremo libre del tubo deformable 1
va sujeto y guiado en un caballete de apoyo en el extremo superior
o anterior para impedir desplazamientos transversales con relación
al apoyo inferior (cojinete de apoyo 3). Delante del elemento de
centrado anterior 2 está dispuesto o fijado un empujador 7. Estas
formas de construcción son p.e. adecuadas para un tope extremo
inferior para instalaciones de elevación o transporte. Esta forma
de construcción también se puede emplear para vehículos de carril,
p.e. como topes o dispositivos de absorción de impactos. Para esta
aplicación, el empujador 7 está realizado como tope para vehículos
sobre carril, con platillo de tope y vástago, y está unido
firmemente al elemento de centraje 2. El empujador 7 o tope está
firmemente unido al dispositivo tensor 6, y va fijado junto con el
tubo de deformación 1 con el dispositivo tensor 8 en el extremo
posterior, en el cojinete de
apoyo 3.
apoyo 3.
Un tubo deformable cilíndrico 1 realizado en la
práctica, presenta en la forma de realización preferida una
longitud inicial de aprox. 0,45 m, y para un espesor de pared de
unos 8 mm, un diámetro exterior de unos 174 mm. Una vez producido
el impacto, y agotada su capacidad de deformación de energía, el
tubo deformable presenta cinco pliegues o rebordes 5 esencialmente
iguales.
La longitud del tubo deformable se reduce después
de un proceso de plegado a 100 mm, es decir que la carrera de
deformación es de aprox. 350 mm, y la longitud final del tubo
deformable 1 es de aproximadamente el 20% de su longitud inicial L.
Para conseguir el plegado completo del tubo deformable 1 es preciso
que la longitud inicial L de tubo deformable 1 sea un múltiplo de la
longitud extendida del reborde 5. La capacidad de absorción de
energía de un tubo deformable 1 que tenga las dimensiones arriba
citadas es de aprox. 850 KJ. La fuerza de respuesta es de aprox.
3150 KN. La elevada capacidad de absorción de energía del
dispositivo objeto de la invención puede verse comparando con topes
de ferrocarril, que tienen sin embargo una estructura notablemente
más complicada y costosa. Un tope de clase A tiene una capacidad de
absorción de energía de aproximadamente 32 KJ, y un tope más caro
de la clase C, una capacidad de 70 KJ.
El objeto de la invención puede aplicarse en
general en aquellos casos donde en un recorrido relativamente
pequeño sea necesario absorber unas energías de impacto altas del
sistema móvil. Esto incluye los campos ya citados de vehículos
sobre carril, instalaciones elevadoras e instalaciones de
transporte, así como el campo general de construcción de maquinaria
pesada con sistemas móviles.
- 1
- Tubo deformable
- 2
- Elemento centrador
- 2.1
- Guía
- 3
- Cojinete de apoyo
- 4
- Pestaña
- 5
- Reborde
- 6
- Dispositivo tensor
- 7
- Empujador
Claims (9)
1. Dispositivo de absorción de energía con
elemento centrador y tubo deformable (1), que se puede fijar por lo
menos por uno de los lados en un cojinete de apoyo (3), estando
realizado el tubo deformable (1) de una sola pieza, y dispuesto o
amarrado por sus extremos entre dos elementos centradores (2),
estando los elementos centradores (2), y por lo tanto los extremos
del tubo deformable (1) sujetos los unos con relación a los otros
para evitar desplazamientos transversales a la dirección del
impacto, correspondiéndole al tubo deformable (1) en sus extremos
sendos contrafuertes axiales que presentan los elementos
centradores (2) por el lado orientado hacia el tubo deformable (1),
y que apoya axialmente el tubo deformable (1) que se deforma
durante el impacto formando rebordes, porque el tubo deformable (1)
es de un material de acero y porque el tubo deformable (1) presenta
una longitud inicial L que es un múltiplo de la longitud extendida
de un reborde (5).
2. Dispositivo de absorción de impactos según LA
reivindicación 1, caracterizado porque los elementos
centradores (2) están realizados como guías (2.1), que asientan
como centraje interior respectivamente en ambos extremos del tubo
deformable (1), y que presentan un reborde (4) en el cual se apoyan
axialmente los extremos correspondientes del tubo deformable
(1).
3. Dispositivo de absorción de impactos según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el diámetro
exterior del elemento centrado (2) o de la pestaña (4) de las guías
(2.1), se extiende aproximadamente hasta el diámetro exterior de
los rebordes anulares (5) que se forman durante la deformación del
tubo deformable (1).
4. Dispositivo de absorción de impactos según una
de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el tubo
deformable (1) va fijado y/o pretensado en y con respecto al
cojinete de apoyo (3) mediante un dispositivo tensor (6), por
ejemplo mediante un anclaje.
5. Dispositivo de absorción de impactos según la
reivindicación 4, caracterizado porque en el extremo
anterior del tubo deformable (1), próximo al impacto, está situado
un tope para vehículos sobre carril, que está firmemente unido al
elemento centrador anterior (2) y al dispositivo tensor (6).
6. Dispositivo de absorción de impactos según
una de las reivindicaciones 1 a 5, a excepción de la reivindicación
2, caracterizado porque el dispositivo de centrado puede
realizarse como centraje exterior, rodeando al menos en partes la
superficie exterior del tubo deformable 1.
7. Dispositivo de absorción de impactos según una
de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el tubo
deformable (1) es de un material de acero ST52.
8. Dispositivo de absorción de impactos según una
de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el tubo
deformable (1) presenta un espesor de pared entre 5 y 10 mm.
9. Dispositivo de absorción de impactos según una
de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el tubo
deformable (1) presenta antes de su deformación un diámetro
exterior entre 100 y 300 mm.
Applications Claiming Priority (2)
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