ES2240397T3 - Acumulador hidroneumatico. - Google Patents

Abstract

Acumulador de presión hidroneumático con un fuelle (19) que separa en el interior de la carcasa de acumulador (1) una cámara de gas (17) de una cámara de aceite (13), en especial un fuelle metálico que está fijado por uno de sus extremos a la carcasa de acumulador (1), de tal manera que la cámara de aceite (13) es adyacente a la cara interior del fuelle (19), que está cerrado por su otro extremo libre mediante un cuerpo de cierre (21) que puede moverse de forma correspondiente a variaciones de volumen de la cámara de gas (17) y de la cámara de aceite (13), y con una válvula (31) que libera o bloquea la circulación de fluido hidráulico desde y hacia la cámara de aceite (13) y que, en el caso de un movimiento del cuerpo de cierre (13), se corresponde con un aumento del volumen de la cámara de gas (17) que supera un valor máximo prefijado, mediante el cual puede llevarse el cuerpo de cierre (21) a su posición bloqueadora, estando configurado el cuerpo de cierre en forma de una artesa (21), estando unida la artesa (21) con su borde (25) situado en el extremo abierto (23) al extremo libre asociado del fuelle (19), extendiéndose la artesa (21) con su pared lateral (27) a lo largo de la cara interior del fuelle (19) y estando configurado el fondo (35) de la artesa (21) como elemento móvil de válvula de la válvula (31) que controla la circulación del fluido hidráulico, caracterizado porque un empujador de válvula (45) fijado al fondo de artesa (35) que se extiende concéntricamente al eje longitudinal (33) desde la carcasa de acumulador (1) y está unido a un segundo elemento de válvula (43) móvil que, en el caso de un movimiento de la artesa (21) que supere un valor mínimo prefijado del volumen de la cámara de gas (17), coopera con un segundo asiento de válvula (49) que bloquea la afluencia de fluido hidráulico a la cámara de aceite (13).

Description

Acumulador hidroneumático.

La invención se refiere a un acumulador de presión hidroneumático con un fuelle que separa en el interior de la carcasa del acumulador una cámara de gas de una cámara de aceite, en especial un fuelle metálico que está fijado por uno de sus extremos a la carcasa del acumulador, de tal manera que la cámara de aceite es adyacente a la cara interior del fuelle, que está cerrado por su otro extremo libre mediante un cuerpo de cierre que puede moverse de forma correspondiente a variaciones de volumen de la cámara de gas y de la cámara de aceite, y con una válvula que libera o bloquea la circulación de fluido hidráulico desde y hacia la cámara de aceite y que, en el caso de un movimiento del cuerpo de cierre, se corresponde con un aumento del volumen de la cámara de gas que supera un valor máximo prefijado, mediante el cual puede llevarse el cuerpo de cierre a su posición bloqueadora, estando configurado el cuerpo de cierre en forma de una artesa, estando unida la artesa con su borde situado en el extremo abierto al extremo libre asociado del fuelle, extendiéndose la artesa con su pared lateral a lo largo de la cara interior del fuelle y estando configurado el fondo de la artesa como elemento móvil de válvula de la válvula que controla la circulación del fluido hidráulico.

De forma conocida, en el caso de acumuladores de fuelle con fuelles de goma o fuelles metálicos es necesario prestar atención a que se eviten sobrecargas del fuelle. En el caso de un acumulador de presión conocido de la clase antes citada que utiliza un fuelle metálico, véase el documento WO 97/46823, con relación a este problema se ha dispuesto un empujador de válvula de la válvula conectada a la cámara de aceite con relación al cuerpo de cierre del fuelle metálico, en una relación de posiciones tal que el cuerpo de cierre del fuelle metálico configurado como placa terminal plana impulsa el empujador de válvula, al alcanzar una posición terminal deseada, y lo desplaza hasta la posición de bloqueo de la válvula, de tal manera que se impide la corriente de salida de fluido hidráulico desde la cámara de aceite al alcanzarse esta posición final de la placa extrema del fuelle metálico. En el caso de la válvula cerrada se mantiene de este modo, incluso si el sistema hidráulico conectado se quedara sin presión, una presión en la cámara de aceite del acumulador que se corresponde con la presión gaseosa que impera momentáneamente en la cámara de gas, de tal modo que en el fuelle metálico impera por ambas caras un equilibrio de
presión.

Aunque por medio de esto se impide una sobrecarga del fuelle si durante el funcionamiento del acumulador de presión se reduce la presión del sistema hidráulico conectado por el lado de aceite, sigue existiendo sin embargo el riesgo de que se dañe el fuelle en situaciones en las que existe sobrepresión por el lado de aceite o si falta la presión de prellenado por el lado del gas. Debido a que en el caso del acumulador de presión conocido de la clase citada el valor máximo del volumen de la cámara de gas se corresponde fundamentalmente con el volumen de carrera, que está definido por el movimiento de la placa extrema que se produce al contraerse y estirarse el fuelle metálico, es necesario elegir con la suficiente longitud la longitud de carrera que puede recorrer la placa extrema en el interior de la carcasa del acumulador, si se quiere poner a disposición un volumen de la cámara de gas suficiente para el funcionamiento del acumulador. En el caso de faltar presión de prellenado de gas o sobrepresión imperante por el lado de aceite, el gradiente de presión que con ello impera sobre el fuelle metálico totalmente estirado y por ello mecánicamente más cargado. Por esto es necesario aplicar fuelles metálicos más gruesos o de varias capas. Por medio de esto aumenta mucho de forma negativa la rigidez del muelle, lo que conduce a un comportamiento reactivo relativamente malo durante el funcionamiento. Los fuelles de varias capas conducen a un mayor peso ya mayores costes. Aparte de esto se obtiene una menor carrera por cada espira del fuelle.

Del documento GB-A-1 047 983 se conoce un acumulador de presión hidroneumático del género expuesto, con un fuelle que separa en el interior del acumulador una cámara de gas de una cámara de aceite, el cual está fijado a la carcasa del acumulador por uno de sus extremos, de tal modo que la cámara de aceite es adyacente a la cara interior del fuelle que, por su otro extremo libre, está cerrado mediante un cuerpo de cierre que puede moverse de forma correspondiente a variaciones de volumen de la cámara de gas y de la cámara de aceite, y con una válvula que libera o bloquea la circulación de fluido hidráulico desde y hacia la cámara de aceite y que, en el caso de un movimiento del cuerpo de cierre, se corresponde con un aumento del volumen de la cámara de gas que supera un valor máximo prefijado, mediante el cual puede llevarse el cuerpo de cierre a su posición bloqueadora, estando configurado el cuerpo de cierre en forma de una artesa, estando unida la artesa con su borde situado en el extremo abierto al extremo libre asociado del fuelle, extendiéndose la artesa con su pared lateral a lo largo de la cara interior del fuelle y estando configurado el fondo de la artesa como elemento móvil de válvula de la válvula que controla la circulación del fluido hidráulico.

Con esta solución conocida no es posible controlar la posición final de la artesa correspondiente al valor mínimo del volumen de la cámara de gas, con ayuda de una válvula por el lado de aceite.

Partiendo de este estado de la técnica, la invención se ha impuesto la tarea de crear un acumulador de presión de la clase genérica contemplada, que destaque frente a esto por características operativas mejoradas, en especial también en el margen del valor mínimo de volumen del volumen gaseoso del acumulador.

Una solución con esta finalidad es resuelta por un acumulador de presión hidroneumático con las particularidades de la reivindicación 1 en su totalidad.

Por medio de que, conforme a la parte característica de la reivindicación 1, se ha previsto un empujador de válvula fijado al fondo de la artesa que se extiende concéntricamente al eje longitudinal desde la carcasa del acumulador y está unido a un segundo elemento de válvula móvil que, en el caso de un movimiento de la artesa que supere un valor mínimo prefijado del volumen de la cámara de gas, coopera con un segundo asiento de válvula que bloquea la afluencia de fluido hidráulico a la cámara de aceite, se abre la ventajosa posibilidad de controlar incluso la posición final de la artesa correspondiente al valor mínimo del volumen de la cámara de gas, con ayuda de una válvula por el lado de aceite. Cuando, en el caso de un movimiento de la artesa provocado por la sobrepresión en el lado de aceite se bloquea, mediante el empujador de válvula unido a la misma, la afluencia de fluido hidráulico hacia la cámara de aceite, se establece una compensación de presión en el fuelle. Cuando durante el funcionamiento del acumulador de presión conforme a la invención se establece ya el equilibrio de presión entre la presión de prellenado de gas en la cámara de gas y la presión hidráulica en la cámara de aceite y la artesa, que forma el cierre del fuelle, se encuentra entre sus posiciones finales prefijadas en las que los dos elementos de válvula están levantados desde sus asientos de válvula correspondientes, es decir, la corriente de fluido no está bloqueada, se mantiene el estado de la compensación de presión en el fuelle durante el funcionamiento, con independencia de si la presión hidráulica del lado de aceite desciende con respecto a la presión de prellenado de gas (lo que conduce al bloqueo de la válvula) o con independencia de con qué intensidad pueda subir la presión hidráulica con relación a la presión de prellenado de gas (lo que conduce a su vez al bloqueo de la válvula, de tal forma que ya no es posible ninguna afluencia ulterior hacia la cámara de aceite).

El fuelle no sólo está protegido de este modo contra un estiramiento excesivamente fuerte sino que, debido a que circunda la cara exterior de la artesa, el fuelle también se apoya mecánicamente, en el caso de que en la cámara de gas impere sobrepresión, en toda su longitud sobre la cara exterior de la artesa. Esto posibilita a su vez la creación de la presión de prellenado de gas ya antes de la puesta en marcha del acumulador de presión, es decir, antes de que el sistema hidráulico esté conectado por el lado de aceite. Si esto último es el caso y en la cámara de aceite ya se ha creado la presión operativa, se mantiene en el fuelle, mediante la válvula que controla la descarga de fluido hidráulico desde la cámara de aceite, el equilibrio de presión. Por medio de que la artesa está circundada exteriormente por el fuelle, se obtiene un "volumen muerto" muy pequeño entre la artesa y el fuelle, de tal modo que sólo es necesario cargar de forma ventajosa, antes del llenado de la cámara de gas, una reducida cantidad de fluido hidráulico lo que, a su vez, significa un ahorro de peso y costes.

Debido a que el fondo de la artesa está configurado simultáneamente como elemento de válvula móvil, se obtiene además una forma constructiva especialmente compacta y sencilla.

La artesa está configurada con preferencia de forma cilíndrico-circular, y la profundidad de la artesa está dimensionada de tal manera que su fondo, que sirve de elemento de válvula, coopera como plato de válvula circular móvil con un asiento de válvula, que está configurado en la pared interior de la carcasa del acumulador. Por medio de esto se obtiene no sólo una forma constructiva especialmente sencilla de la válvula, sino que, debido a que toda la superficie del fondo de la artesa está disponible como plato de válvula, puede conseguirse una obturación con una superficie especialmente grande en el estado de bloqueo de la válvula. Para esto puede estar previsto, por ejemplo en la región del borde radialmente exterior del fondo redondo de la artesa, una junta tórica para formar una superficie de obturación anular.

El empujador de válvula tiene también una función de guiado durante el movimiento de carrera del fuelle, de tal manera que se garantizan un asiento impecable del fondo de la artesa que sirve de elemento de válvula y, de este modo, un bloqueo impecable de la válvula.

Debido a que el fuelle funciona es estado de equilibrio puede usarse una forma constructiva sencilla del fuelle, lo que no sólo conduce a la reducción de peso sino también a un comportamiento reactivo especialmente bueno.

A continuación se explica con detalle la invención con base en un ejemplo de ejecución representado en el dibujo, en el que se utiliza un fuelle metálico.

La única figura muestra un corte longitudinal del ejemplo de ejecución del acumulador de presión.

El ejemplo de ejecución representado del acumulador de presión está especialmente previsto para usarse en sistemas de freno electro-hidráulicos y presenta una carcasa de acumulador designado en conjunto con 1. Ésta presenta una parte principal 3 fundamentalmente cilíndrico-circular que está cerrada, por un lado mediante una tapa de fondo 5 soldada y, por otro lado, mediante una caperuza terminal 7 soldada arqueada en plano. En la tapa de fondo 5 se ha previsto una conexión hidráulica 9 central con pasos 11 para alimentar y descargar un fluido hidráulico hacia la cámara de aceite 13, en el interior de la carcasa de acumulador 1. Sobre la caperuza terminal 7 se ha previsto una abertura de llenado de gas colocado centralmente, que está cerrada mediante un tapón 15 y hace posible, mediante el llenado con un gas compresible en la cámara de gas adyacente 17 de la carcasa de acumulador 1, establecer una presión de prellenado de gas deseada, por ejemplo mediante llenado con nitrógeno.

Como elemento separador entre este cámara de gas 17 y la cámara de aceite 13, a la que está unido un sistema hidráulico no mostrado a través de la conexión hidráulica 9, sirve un fuelle metálico 19 que posee una forma cilíndrico-circular y está unido a la tapa de fondo 5 por un extremo. El diámetro exterior del fuelle metálico 19 es algo menor que el diámetro interior de la parte principal 3 cilíndrica de la carcasa de acumulador 1. En su extremo libre opuesto a la tapa de fondo 5, el fuelle metálico 19 está cerrado estancamente mediante un cuerpo de cierre en forma de una artesa 21. Ésta está conformada de forma cilíndrico-circular en el ejemplo de ejecución mostrado y presenta un diámetro exterior, que es algo menor que el diámetro interior del fuelle metálico 19. La artesa 21 está fijada por su extremo abierto 23 a un borde 25 de tipo brida, replegado hacia fuera, en el extremo libre asociado del fuelle metálico 19, de tal modo que la pared lateral 27 de la artesa 21 se extiende a lo largo de la cara interior del fuelle metálico 19 que circunda la artesa y la cámara interior del fuelle metálico 19 forma exclusivamente, con la cámara anular estrecha 29 entre la cara exterior de la pared lateral 27 de la artesa 21 y la cara interior del fuelle metálico 19, una parte de la cámara de aceite 13.

La cámara de gas 17, por el contrario, tiene un volumen bastante mayor, ya que en el interior de la carcasa de acumulador 1 están disponibles como cámara de gas, no sólo la cámara anular 28 sobre la cara exterior del fuelle metálico 19 y la cámara adyacente a la caperuza terminal 7 superior, sino adicionalmente también todo el espacio interior de la artesa 21.

A la conexión hidráulica 9 está asociada una válvula de aceite 31 de doble acción, que presenta dos unidades de válvula que bloquean o liberan la corriente de fluido hidráulico a través de los pasos 11, en un sentido de circulación contrapuesto en cada caso, las cuales pueden controlarse mediante movimientos del fuelle metálico 19 y de este modo de la artesa 21, cuando el fuelle metálico 19 se contrae o estira a causa de diferencias de presión en la cámara de aceite 13 y la cámara de gas 17, y la artesa 21 ejecuta un movimiento correspondiente a lo largo del eje longitudinal 33 central de la carcasa de acumulador 1. La profundidad de la artesa 21 está dimensionada de tal modo que, en el caso del fuelle metálico 19 no cargado, por ejemplo cuando tanto la cámara de aceite 13 como la cámara de gas 17 están sin presión, el fondo de artesa 35 se extiende hasta las proximidades de la pared interior 37 de la tapa de fondo 5. El fondo de artesa 35 está configurado como plato de válvula circular que forma, con la pared interior 37 adyacente que está configurada como asiento de válvula asociado, una de las citadas unidades de válvula. Para formar superficies de obturación se han previsto una junta tórica 39 sobre el borde radialmente exterior del fondo de artesa 35 y una junta tórica 41 sobre la pared interior 37 de la tapa de fondo 5, estando alojadas las juntas tóricas 39 y 41 en cada caso en ranuras anulares correspondientes. Mediante la distancia radial relativamente grande, obligada a causa del diámetro de la artesa 21, entre las superficies de obturación y el eje longitudinal central 33 se garantiza una obturación de gran superficie y, con ello, un bloqueo muy seguro de la válvula.

La segunda unidad de válvula presenta un cuerpo de válvula 43 que puede moverse, a través de un empujador de válvula 45 fijado al fondo de artesa 35, junto con la artesa 21. El empujador de válvula 45 se extiende a través de un taladro central 47 en la tapa de fondo 5 desde la carcasa de acumulador 1. El cuerpo de válvula 43 coopera con un asiento de válvula 49 configurado en una conexión hidráulica 9 y presenta una junta tórica 50 aplicable al asiento de válvula.

Como puede verse, la artesa 21 se mueve, al contraerse el fuelle metálico 19 a causa de un estado de sobrepresión en la cámara de gas 17 con relación a la cámara de aceite 13, con su fondo de artesa 35 que sirve de plato de válvula sobre la pared interior 37 de la tapa de fondo 5, de tal manera que las juntas tóricas 39 y 41 hacen contacto con superficies correspondientes del asiento de válvula o plato de válvula y se bloquea una descarga de fluido hidráulico, a través de los pasos 11, desde la cámara de aceite 13. Si por otro lado en la cámara de aceite 13 impera una mayor presión que en la cámara de gas 17, un movimiento de desplazamiento correspondiente de la tolva 21 a través del empujador de válvula 45 conduce a un movimiento del cuerpo de válvula 43, que bloquea la afluencia de fluido hidráulico hacia la cámara de aceite mediante el contacto de la junta tórica 50 sobre el asiento de válvula 49, de tal manera que a su vez se crea el estado de compensación de presión entre la cámara de aceite 13 y la cámara de gas 17. Esto significa que el acumulador de presión conforme a la invención funciona, a causa de la presencia de la válvula 31 de doble acción, es decir, por medio de que tanto la descarga de fluido hidráulico como la afluencia de fluido hidráulico se controla, trabaja en funcionamiento con auto-control con relación al mantenimiento de la compensación de presión en el fuelle metálico 19, con lo que se garantiza la máxima seguridad operativa durante largos espacios de tiempo de funcionamiento y pueden usarse fuelles metálicos de forma constructiva sencilla de forma correspondientemente ventajosa. Además de esto se obtiene, por medio de que como cierre del extremo abierto del fuelle metálico 19 está previsto una artesa 21 que se extiende en el interior del fuelle metálico 19, no sólo la ventaja de la forma constructiva simplificada de la válvula mediante el uso del fondo de artesa 35 como elemento de válvula móvil, sino la ventaja especial de que se dispone de prácticamente todo el volumen de la artesa 21 como volumen parcial de la cámara de gas 17.

Se entiende que, en lugar del fuelle metálico 19 mostrado en el ejemplo descrito, también puede estar previsto un fuelle no metálico.

Claims (5)

1. Acumulador de presión hidroneumático con un fuelle (19) que separa en el interior de la carcasa de acumulador (1) una cámara de gas (17) de una cámara de aceite (13), en especial un fuelle metálico que está fijado por uno de sus extremos a la carcasa de acumulador (1), de tal manera que la cámara de aceite (13) es adyacente a la cara interior del fuelle (19), que está cerrado por su otro extremo libre mediante un cuerpo de cierre (21) que puede moverse de forma correspondiente a variaciones de volumen de la cámara de gas (17) y de la cámara de aceite (13), y con una válvula (31) que libera o bloquea la circulación de fluido hidráulico desde y hacia la cámara de aceite (13) y que, en el caso de un movimiento del cuerpo de cierre (13), se corresponde con un aumento del volumen de la cámara de gas (17) que supera un valor máximo prefijado, mediante el cual puede llevarse el cuerpo de cierre (21) a su posición bloqueadora, estando configurado el cuerpo de cierre en forma de una artesa (21), estando unida la artesa (21) con su borde (25) situado en el extremo abierto (23) al extremo libre asociado del fuelle (19), extendiéndose la artesa (21) con su pared lateral (27) a lo largo de la cara interior del fuelle (19) y estando configurado el fondo (35) de la artesa (21) como elemento móvil de válvula de la válvula (31) que controla la circulación del fluido hidráulico, caracterizado porque un empujador de válvula (45) fijado al fondo de artesa (35) que se extiende concéntricamente al eje longitudinal (33) desde la carcasa de acumulador (1) y está unido a un segundo elemento de válvula (43) móvil que, en el caso de un movimiento de la artesa (21) que supere un valor mínimo prefijado del volumen de la cámara de gas (17), coopera con un segundo asiento de válvula (49) que bloquea la afluencia de fluido hidráulico a la cámara de aceite (13).

2. Acumulador de presión hidroneumático según la reivindicación 1, caracterizado porque la artesa (21) está configurada de forma cilíndrico-circular, y su profundidad está dimensionada de tal manera que su fondo (35), que sirve de elemento de válvula, coopera como plato de válvula circular móvil con un asiento de válvula, que está configurado en la pared interior (37) de la carcasa de acumulador (1).

3. Acumulador de presión hidroneumático según la reivindicación 2, caracterizado porque el asiento de válvula está dispuesto concéntricamente al eje longitudinal central (33) de la carcasa de acumulador (1) configurada como cuerpo de rotación y circunda un paso (11) para fluido hidráulico.

4. Acumulador de presión hidroneumático según la reivindicación 3, caracterizado porque concéntricamente al eje longitudinal (33) se han previsto superficies de obturación (39, 41) sobre el plato de válvula y sobre el asiento de válvula, en su región de borde situada en cada caso radialmente hacia fuera.

5. Acumulador de presión hidroneumático según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque están formadas superficies de obturación sobre los elementos de válvula móviles y/o los asientos de válvula asociados, mediante juntas tóricas (39, 41) que se asientan en ranuras anulares.