ES2247636T3 - Dispositivo de atenuacion de energia para una linea de transporte de fluido. - Google Patents
Dispositivo de atenuacion de energia para una linea de transporte de fluido.Info
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Abstract
SE PROPORCIONA UN DISPOSITIVO DE ATENUACION DE LA ENERGIA PARA UN CONDUCTO DE TRANSPORTE DE FLUIDO (12, 14) Y UN PROCEDIMIENTO PARA ATENUAR LA ENERGIA EN DICHO CONDUCTO. EL DISPOSITIVO INCLUYE UNA O MAS SECCIONES DE MANGUERA (22, 22'') DISPUESTAS EN EL CONDUCTO DE TRANSPORTE DEL FLUIDO (12, 14) Y AL MENOS UN MUELLE (21) SITUADO EN AL MENOS UNA PARTE DE CADA UNA DE LAS SECCIONES DE MANGUERA.
Description
Dispositivo de atenuación de energía para una
línea de transporte de fluido.
La presente invención se refiere a un nuevo
dispositivo de atenuación de energía para una línea de transporte
de fluido y a un método de atenuación de energía para tal línea. La
invención es particularmente adecuada para aplicarla en el sistema
hidráulico de una unidad de servodirección de un vehículo, aunque
también es adecuada para cualquier otro sistema de transporte de
fluido.
En los sistemas hidráulicos donde una bomba hace
circular el fluido operante, las pulsaciones de presión que genera
la bomba se transmiten a través de los conductos y hacen que el
fluido hidráulico produzca ruido y/o vibración. En el caso del
fluido de la servodirección de vehículos, tal ruido y/o vibración se
produce, por ejemplo, cuando los vehículos se aparcan o desaparcan
con una velocidad de movimiento lenta o muy lenta, por ejemplo
cuando se meten o se sacan en o de un aparcamiento o similar
mientras las ruedas del vehículo giran impulsadas por el propio
mecanismo de servodirección. En particular, en tal situación se
puede producir ruido y/o vibración considerable cuando el fluido de
servodirección atraviesa el mecanismo de servodirección entre la
bomba de fluido y la estructura de dirección real. En la patente
U.S. 3.323.305, de Klees se pueden obtener más antecedentes.
Se conocen sistemas para controlar la resonancia
de las ondas de presión en sistemas de inyección de combustible.
Por ejemplo, la patente U.S. 5.168.855 de Stone hace pasar fluido a
través de válvulas de retención que están provistas de una
restricción de flujo bien directamente en su interior o en una línea
de derivación. La patente U.S. 5.509.391, de DeGroot, proporciona
un conjunto de válvula de bobina para controlar el flujo entre
puertos de entrada y salida.
La DE 38 09 310 A1 nos enseña una línea de
transporte de fluido hidráulico de un sistema de servodirección que
comprende un tubo de presión flexible. Un elemento interior del
tubo tiene una forma parecida a un resorte y es de metal. El tubo
de espiras flexible está asegurado en una pieza extrema del tubo y
por tanto se mantiene in situ.
Es por tanto un objeto de la presente invención
proporcionar un dispositivo y un método mejorados para atenuar
energía en un sistema que transporta fluido.
Este objeto se realiza según el dispositivo de
atenuación de energía de la presente invención proporcionando un
trozo de tubo flexible dispuesto en una línea de transporte de
fluido, y colocando un resorte en una parte del trozo de tubo
flexible, en donde dicho resorte tiene un diámetro y una longitud
tales que el resorte está adaptado para flotar libremente en el
interior de dicho trozo de tubo flexible.
Las características de la invención y sus
ventajas técnicas se pueden ver en la siguiente descripción de sus
realizaciones preferidas junto con las reivindicaciones y los
dibujos que se adjuntan, en los que:
La figura 1 ilustra un sistema de servodirección
para automóviles simplificado diseñado para incorporar el
dispositivo de atenuación de energía de esta invención.
La figura 2 muestra una realización ejemplar del
dispositivo de atenuación de energía de esta invención.
La figura 3 ilustra, parcialmente en sección,
otra realización ejemplar del dispositivo de atenuación de energía
de esta invención.
La figura 4 muestra una realización ejemplar del
resorte del dispositivo de atenuación de energía de esta
invención.
Las figuras 5 a 8 son vistas similares a las de
la figura 3, que muestran otras realizaciones ejemplares del
dispositivo de atenuación de energía de esta invención.
Las figuras 9 y 10 son realizaciones ejemplares
que muestran el dispositivo de atenuación de energía de esta
invención en líneas de retorno de sistemas de servodirección.
La figura 11 es una gráfica que muestra grandes
migraciones o picos de vibración en la línea de retorno de un
sistema de servodirección que no incorpora el dispositivo de
atenuación de energía de la presente invención.
La figura 12 y última es una gráfica que muestra
una vibración sustancialmente reducida en una línea de retorno de
un sistema de servodirección que sí incorpora el dispositivo de
atenuación de energía de la invención.
Aunque a partir de ahora las diferentes
características de esta invención se ilustran y describen incluyendo
un aparato de atenuación de energía o sonido para un sistema de
servodirección para automóviles, se debe entender que las diferentes
características de esta invención se pueden utilizar individualmente
o formando diferentes combinaciones para proporcionar un aparato de
atenuación de energía para otros sistemas que transportan
fluido.
Por tanto, esta invención no se limita únicamente
a las realizaciones que se ilustran en los dibujos, ya que los
dibujos se utilizan solamente para ilustrar uno de los muchos usos
de esta invención.
Refiriéndonos ahora a los dibujos en detalle, la
figura 1 ilustra un sistema de servodirección para automóviles.
Durante el funcionamiento, la bomba de servodirección 11 genera
fluctuaciones de presión que se transmiten a través del tubo T, por
ejemplo un tubo de aluminio, al conjunto de tubo flexible de presión
o línea de presión 12, al mecanismo de servodirección 13, al
conjunto de tubo flexible de retorno o línea de retorno 14 y al
depósito 15, y finalmente refluyen a la misma bomba 11 a través de
la línea de alimentación 16. Se debe apreciar que el depósito 15 y
la bomba 11 en vez de estar separados por un tubo flexible o
conducto similar, pueden formar una única unidad.
Para reducir sustancialmente el ruido, por
ejemplo el que procede de la resonancia, especialmente el de la
línea de retorno, y eliminar así o al menos reducir sustancialmente
el ruido o vibración de la servodirección que genera la bomba de la
servodirección 11, el dispositivo de atenuación de energía de esta
invención, que se indica normalmente con el número de referencia 20,
está dispuesto en la línea de retorno 14 entre el mecanismo 13 y el
depósito 15 o la bomba 11. De manera alternativa, también es
concebible disponer el dispositivo de atenuación de energía 20 en la
línea de presión 12, la línea de retorno 14 y la línea de presión
12. En las figuras 2 a 10 se ilustran varias realizaciones
ejemplares del dispositivo de atenuación de energía 20 y de sus
componentes y diseños, que se describen en detalle después.
En la figura 2, se muestra una realización
ejemplar del dispositivo de atenuación de energía 20 de esta
invención, y comprende un resorte 21 dispuesto, por ejemplo, en la
línea de retorno 14 o la línea de presión 12 del sistema de la
figura 1, aunque el resorte 21 puede colocarse también en un trozo
de tubo flexible separado que a su vez está dispuesto en dicha
línea de retorno 14 de la línea de presión 12, como se ilustra en
las realizaciones ejemplares de las figuras 3 y 5 a 8, donde el
resorte 21 se muestra dispuesto en el trozo de tubo flexible
22.
La figura 10 ilustra cómo el dispositivo de
atenuación de energía de la invención 20 está dispuesto en una
línea de retorno 14 ó trozo de tubo flexible separado 22 provisto
en la línea de retorno 14 de un sistema de servodirección, con la
línea de retorno 14 o trozo de tubo flexible 22 derivando en un
filtro opcional 24. Como puede verse en esta realización de un
segmento real de una línea de retorno 14 de un sistema de
servodirección, el resorte 21 no se extiende por toda la longitud de
la línea de retorno 14 o el trozo de tubo flexible 22. En vez de
ello, el resorte 21 puede flotar libremente en el trozo de tubo
flexible, centrándose de este modo, o descansando en un extremo del
trozo de tubo flexible, a medida que el fluido circula por el
sistema. Aunque las otras realizaciones que se ilustran, que se
proporcionan para mostrar varios diseños alternativos, muestran el
resorte 21 ocupando la mayor parte de o todo el trozo de tubo
flexible dado 22, es probable que tales resortes 21 no se extiendan
por toda la longitud de este trozo de tubo flexible sino que más
bien tengan una configuración similar a la que se muestra en la
figura 10.
En la realización que se ilustra en la figura 3,
un trozo de tubo flexible 22, por ejemplo un tubo flexible de
caucho u otro material elastomérico, está dispuesto entre dos
elementos de tubo T, estando cada extremo del trozo de tubo
flexible 22 conectado a un elemento tubular correspondiente mediante
un acoplamiento 25. El movimiento del resorte 21 dentro del trozo
de tubo flexible 22 se puede limitar de cualquier modo adecuado,
por ejemplo colocando una arandela 26 en uno o ambos extremos del
trozo de tubo flexible 22, o en cualquier otro lugar del trozo de
tubo flexible. Los mismos acoplamientos 25 también pueden usarse
para limitar el movimiento del resorte 21, como se muestra, por
ejemplo, en las realizaciones de las figuras 5 a 8.
Como ya se ha indicado antes, especialmente con
relación a la figura 10, el resorte 21 tiene de manera conveniente
una longitud tal que no se extiende por toda la longitud del trozo
de tubo flexible 22. Tal resorte se puede extender por una parte
sustancial del mismo, o únicamente por una parte pequeña de este
trozo de tubo flexible 22. Además, se podría colocar más de un
resorte 21 en la línea de retorno 14 o línea de presión 12. Por
ejemplo, la figura 8 muestra una realización en la que el primer
resorte 21 se muestra en el trozo de tubo flexible 22, y el otro
resorte 21' está situado en un segundo trozo de tubo flexible 22'.
En esta realización, los dos resortes 21, 21' están separados entre
sí por otro trozo de tubo flexible 28 como se describe en detalle
después.
El dispositivo de atenuación de energía de la
invención 20 puede usarse también junto con un dispositivo de cable
de acero tal como el dispositivo de cable de acero de ¼ de onda 30
de las figuras 6 y 8, o con un dispositivo como el que se muestra
en la figura 7. En el dispositivo de las figuras 6 y 8 un cable de
acero 30 está dispuesto en otro trozo de tubo flexible 31 y 28
respectivamente que está interconectado con el trozo de tubo
flexible 22 y 22' mediante otro acoplamiento 25. El dispositivo de
la figura 7 se diferencia del de la figura 6 en que en vez de estar
provisto de un cable de acero, está provisto de un cable 30' de
plástico, por ejemplo de teflón. En esta realización, el cable de
plástico 30' está provisto de agujeros 32. En la realización de la
figura 8, el otro trozo de tubo flexible 28, en el que está
dispuesto el cable 30, que puede ser un cable de acero o un cable
de plástico como se muestra en la figura 7, está dispuesto entre
los dos trozos de tubo flexible 22, 22' que contienen un resorte 21,
21' respectivamente, estando el trozo de tubo flexible 28
interconectado con los trozos de tubo flexible 22 y 22' mediante
acoplamientos 25.
También se debe apreciar que el dispositivo de
atenuación de energía de la invención 20, con su resorte 21 en un
trozo de tubo flexible 22, se puede usar junto con una variedad de
dispositivos de atenuación de vibración y sonido conocidos hasta
ahora además de con los dispositivos de cable que se muestran en las
figuras 6 a 8, incluyendo tales dispositivos conocidos hasta ahora
cámaras adicionales y trozos de tubo flexible añadidos. Por ejemplo,
se hace referencia a las patentes U.S. 4.611.633 (Buchholz et
al), 5.172.729 (Vantellini) y 5.201.343 (Zimmermann et
al). La figura 9 ilustra otra realización de funcionamiento del
dispositivo de atenuación de energía 20 de la presente invención
dispuesto en una línea de retorno 14.
Se debe entender que características tales como
longitud, grosor, tensión, espiras por pulgada (25,4 mm) etc., del
resorte 21 del dispositivo de atenuación de energía de la invención
20 pueden variar dependiendo de los requerimientos existentes.
Además, el resorte se puede hacer con cualquier material adecuado,
por ejemplo metal, en especial acero inoxidable, o plástico. Por
ejemplo, una realización ejemplar de un resorte 21 se ilustra en la
figura 4. El resorte es de acero inoxidable, y por tanto es
particularmente adecuado para el entorno de un fluido de
servodirección. Este resorte particular está diseñado para tener
seis espiras por pulgada (25,4 mm), con un diámetro externo de
aproximadamente 8,6 mm, teniendo el alambre del resorte un grosor de
aproximadamente 0,61 mm. Como ya se ha indicado, las
características del resorte dependen de la aplicación de bomba
particular. Así, cualquiera de las realizaciones ejemplares que se
han ilustrado en los dibujos, puede tener diámetros y tamaños
diferentes de tanto los trozos de tubo flexible como de los
resortes.
Como ya se ha indicado, las pulsaciones de
presión que resultan de las revoluciones de una bomba, crean
vibraciones y ruido. Este fenómeno, junto con la mejora sustancial
que proporciona el dispositivo de atenuación de energía de la
invención, se ilustran en las figuras 11 y 12 en donde se trazan las
vibraciones medidas en m/s^{2} frente al tiempo real. En
particular, en la medición de vibración que se muestra en la figura
11, en el extremo de la varilla de unión de un sistema de
servodirección que no está provisto del dispositivo de atenuación
de energía de la invención, se pueden ver migraciones o picos muy
grandes de las vibraciones que se han generado. A diferencia de lo
anterior, en el gráfico que se muestra en la figura 12 de la
situación de las vibraciones que existen corriente abajo de un
dispositivo de atenuación de energía de la invención que está
insertado en la línea de retorno de un sistema de servodirección,
se pueden ver migraciones o picos no muy grandes en la curva, lo
que quiere decir que es una onda de señal con vibraciones de baja
amplitud.
En vista de lo anterior, se puede ver que esta
invención no sólo proporciona un nuevo dispositivo de atenuación de
energía, sino también un nuevo método para atenuar la energía en un
sistema de transporte de fluido.
Claims (8)
1. Dispositivo de atenuación de energía para una
línea de transporte de fluido (12, 14) que comprende un trozo de
tubo flexible (22, 22') dispuesto en dicha línea de transporte de
fluido (12, 14) y un resorte (21) dispuesto en una parte de dicho
trozo de tubo flexible (22, 22'), caracterizado porque dicho
resorte (21) tiene un diámetro y una longitud tales que el resorte
(21) está adaptado para flotar libremente por dicho trozo de tubo
flexible (22, 22').
2. Dispositivo de atenuación de energía según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho resorte (21,
21') está dispuesto solamente en una parte de dicho trozo de tubo
flexible (22, 22'), es decir, dicho resorte (21, 21') está
dispuesto próximo a un extremo de dicho trozo de tubo flexible (22,
22'), y/o dicho resorte (21, 21') está dispuesto en una parte media
de dicho trozo de tubo flexible (22, 22').
3. Dispositivo de atenuación de energía según la
reivindicación 2, caracterizado porque un segundo resorte
(21) está dispuesto en dicho trozo de tubo flexible.
4. Dispositivo de atenuación de energía según la
reivindicación 1, caracterizado porque un segundo trozo de
tubo flexible (22') está dispuesto en dicha línea de transporte de
fluido (12, 14) y porque un segundo resorte (21') está dispuesto en
dicho segundo trozo de tubo flexible (22').
5. Dispositivo de atenuación de energía según la
reivindicación 4, caracterizado porque un tercer trozo de
tubo flexible (28) está dispuesto entre dichos trozos de tubo
flexible primero y segundo (22, 22') y porque un cable de reglaje
(30) está dispuesto en dicho tercer trozo de tubo flexible (28), de
manera que dicho cable de reglaje (30, 30') puede estar provisto de
agujeros (32).
6. Dispositivo de atenuación de energía según la
reivindicación 1, caracterizado porque un segundo trozo de
tubo flexible (31) está dispuesto en dicha línea de transporte de
fluido (12, 14), y porque un cable de reglaje (30') está dispuesto
en dicho segundo trozo de tubo flexible (31), de manera que dicho
cable de reglaje (30') puede estar provisto de agujeros (32).
7. Dispositivo de atenuación de energía según la
reivindicación 1, caracterizado porque una arandela (26)
puede estar dispuesta en al menos un extremo de dicho trozo de tubo
flexible (22) para limitar el desplazamiento del resorte (21) por
dicho trozo de tubo flexible (22).
8. Método para atenuar la energía en una línea de
transporte de fluido (12, 14) incluyendo el método la fase que
consiste en disponer un trozo de tubo flexible (22, 22') en dicha
línea de transporte de fluido (12, 14), y la fase que consiste en
disponer un resorte (21) dentro de dicho trozo de tubo flexible (22,
22'), caracterizado porque dicho resorte (21) tiene un
diámetro y una longitud tales que el resorte (21) puede flotar
libremente dentro de dicho trozo de tubo flexible (22, 22').
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