ES2271367T3 - Distribuidor hidraulico de flujo controlado. - Google Patents

Abstract

Distribuidor hidráulico de flujo controlado, que comprende: - un cuerpo hueco (2) internamente cilíndrico, que exhibe una cámara de entrada (3) para un fluido y una cámara de salida (4); - un cursor (7) asociado al cuerpo hueco (2) y móvil en su interior entre una posición no operativa, en la cual el cursor (7) interrumpe el paso del fluido proveniente de la cámara de entrada (3) y dirigido a la cámara de salida (4), y al menos una posición operativa, en la cual el cursor (7) permite el paso del fluido; - un actuador lineal (8), operativamente asociado al cursor (7), para mover el cursor (7) en una dirección (A) entre la posición operativa y la posición no operativa; - medios elásticos (11) asociados al cursor (7); y - un elemento de cierre (12) móvil en la cámara de entrada (3); caracterizado por el hecho que el elemento de cierre (12) está asociado a los medios elásticos (11) y se puede mover entre una primera posición, en la cual obstruye la cámara de entrada (3), y una segunda posición,en la cual permite el paso del fluido proveniente de la cámara de entrada (3) y dirigido a una segunda abertura (3b); la cámara de entrada (3) comprendiendo la segunda abertura (3b), que está conectada, directa o indirectamente, a una segunda cámara de entrada (20), y una antecámara (3a) dentro de la cual se suministra el fluido a través de un órgano externo; el elemento de cierre (12) estando intercalado entre la antecámara (3a) y la segunda abertura (3b).

Description

Distribuidor hidráulico de flujo controlado.

La presente invención se refiere a un distribuidor hidráulico de flujo controlado. En particular, la presente invención se refiere a un distribuidor hidráulico con la particularidad de poderse aplicar a todos los sectores de la mecánica donde se requiera controlar el flujo del fluido (en el caso específico el fluido es aceite).

Las aplicaciones mecánicas que se basan sobre la acción del flujo de aceite están muy difundidas. El flujo de aceite se usa, por ejemplo, para mover órganos móviles, o más en particular para controlar el movimiento de órganos móviles.

Por ejemplo, se hace referencia a pistones hidráulicos usados para mover un dispositivo a lo largo de una dirección lineal, o a hélices móviles puestas en rotación mediante turbinas rotativas.

En esta situación, los distribuidores hidráulicos se usan para controlar el flujo de aceite y ajustar el caudal del fluido.

En general, los distribuidores hidráulicos están constituidos por una cámara que en su interior contiene el aceite intercalada entre el órgano destinatario y el flujo de salida del aceite. La cámara está definida por una acanaladura realizada en un obturador introducido dentro de un cilindro.

Más en particular, el obturador se puede mover dentro del cilindro para desplazar selectivamente la cámara hacia el conducto de salida para poner el órgano destinatario en comunicación fluida con el conducto de salida.

Normalmente el obturador es movido por la acción de un actuador lineal, comúnmente un electroimán, y está asociado a medios elásticos de contraste, tales como por ejemplo resortes helicoidales predispuestos para empujar el obturador hacia una dirección opuesta a la dirección de movimiento impuesta por el actuador lineal.

Controlando el actuador lineal, y en particular (en el caso de un actuador electromagnético) controlando la corriente eléctrica inducida, el obturador puede desplazar la cámara hacia el conducto de salida, comprimiendo los resortes y determinando el paso del fluido. Si, por el contrario, se debe detener el flujo del fluido, entonces se interrumpe la corriente que circula a través del electroimán con lo cual el obturador se desplaza a su condición de reposo, en la cual la cámara queda aislada del conducto de salida por medio de la presión ejercida por los resortes helicoidales.

De esta manera, actuando simplemente sobre la corriente que circula por el actuador lineal se puede determinar la circulación o detención del fluido a través del mismo. Un ejemplo de dicho dispositivo se puede hallar en la patente de invención US 4.981.281.

Sin embargo en muchos sistemas hidráulicos donde está instalado el distribuidor conocido que se acaba de describir, en necesario ajustar el caudal del fluido que sale del distribuidor. Esta necesidad se debe a las variaciones a las cuales pueden verse sometidos los órganos destinatarios, tales como por ejemplo variaciones de carga sobre los pistones.

En esta situación, para garantizar el correcto funcionamiento del órgano destinatario se debe mantener constante el caudal de salida del fluido, independientemente de las variaciones de las cargas externas.

La técnica conocida abarca distribuidores hidráulicos capaces de ajustar el tamaño de la abertura existente entre la cámara y el conducto de salida para mantener constante el flujo de salida no obstante las variaciones de presión.

Este ajuste se efectúa por medio de un circuito electrónico automático que actúa sobre la corriente piloto del electroimán.

Más en particular, el circuito comprende un sensor que detecta el caudal que entra dentro del distribuidor y en función de este parámetro varía la corriente a enviar al electroimán para determinar la posición del obturador.

De esta manera el caudal se mantiene constante por medio de algunas etapas de procesamiento del circuito electrónico, que varían la mencionada abertura en función de la velocidad del flujo.

Los distribuidores hidráulicos descritos con anterioridad, sin embargo, exhiben varias desventajas. Tales desventajas están relacionadas con la presencia de sistemas electrónicos asociados con el distribuidor.

En primer lugar, lógicamente, esos circuitos necesitan una alimentación eléctrica.

Además, el circuito electrónico asociado al distribuidor es muy voluminoso. En un pequeño sistema hidráulico, el uso de un distribuidor hidráulico del tipo descrito arriba no podría ser tenido ni siquiera en consideración debido a su tamaño.

Además, otra desventaja está dada por los altos costos de producción debido a la presencia de elementos de control y procesamiento electrónico muy precisos.

Finalmente, una desventaja importante está dada por la falta de fiabilidad inherente a la regulación a través de medios electrónicos. Los medios electrónicos, aparte de necesitar mantenimiento continuo puesto que se componen de componentes frágiles que son sensibles a la humedad, no garantizan una suficiente operatividad en condiciones de ejercicio especiales, tales como por ejemplo aquellas donde hay una alta variación de temperatura o presencia de campos electromagnéticos intensos.

El objetivo de la presente invención es el de proporcionar un distribuidor que substancialmente pueda superar las desventajas descritas con anterioridad.

Un objetivo importante de la presente invención es el de poner a disposición un distribuidor hidráulico que permita administrar automáticamente el flujo del fluido sin tener que usar dispositivos eléctricos o electrónicos. En particular, un objetivo importante de la presente invención el de proporcionar un distribuidor hidráulico en condiciones de mantener automáticamente constante, o casi constante, el caudal de salida del fluido usando exclusivamente componentes mecánicos.

Los objetivos descritos con anterioridad se logran mediante el distribuidor hidráulico caracterizado por el hecho que comprende la solución técnica reivindicada en las reivindicaciones que están más adelante.

Otras características y ventajas de la presente invención se pondrán aún más de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una realización preferida pero no exclusiva de la invención, exhibida a título puramente ejemplificador y no limitativo mediante las figuras de los dibujos anexos, en los cuales:

- la figura 1 es una vista en elevación vertical del distribuidor según la presente invención en una posición no operativa, es decir en una posición de reposo;

- la figura 2 es una vista en elevación vertical del distribuidor de la presente invención en una posición operativa;

- la figura 3 muestra un detalle del distribuidor de las figuras 1 y 2.

Observando las figuras de los dibujos se puede apreciar que el distribuidor hidráulico de la presente invención está denotado con el número 1.

El distribuidor (1) está constituido por un cuerpo hueco internamente cilíndrico (2) que incluye una cámara de entrada del fluido (3) y una cámara de salida (4). La cámara de entrada (3) se desarrolla a lo largo del eje longitudinal del cuerpo hueco (2), mientras que la cámara de salida (4) está constituida por un conducto que es transversal al eje de la cámara de entrada (3).

La cámara de entrada (3) comprende una antecámara (3a) dispuesta en correspondencia de un extremo del cuerpo hueco (2) y conectada a un órgano externo (5) (exhibido indicativamente como un cilindro hidráulico predispuesto para dirigir el fluido dentro de la cámara de entrada (3)), y también comprende una segunda abertura (3b).

En la realización exhibida, el distribuidor (1) incluye un conducto de comunicación directa (6) asociado al cuerpo hueco (2), que pone la segunda abertura (3b) en comunicación fluida con la cámara de salida (4), a través de una segunda cámara de entrada (20). En la realización de las figuras 1 y 2 el conducto de comunicación (6) conecta la segunda abertura (3b) y la cámara de entrada (20) de modo directo, pero tal comunicación podría ser (en función del uso del distribuidor (1)) indirecta, es decir el fluido que sale de la abertura (3b) podría ser enviado a un segundo distribuidor externo (no mostrado en las figuras) activado por un fluido interceptado proveniente de la cámara (20), el segundo distribuidor externo estando conectado a la cámara (20). En este caso, el caudal de salida (3b) podría no ser igual al caudal que entra en la cámara (20), como se muestra en la realización exhibida, pero, de todos modos, estaría relacionado con el caudal interceptado proveniente de la cámara (20).

Esto se produce en los casos donde el distribuidor (1), por ejemplo, está bajo el control de una bomba hidráulica de flujo variable, de otro distribuidor, de una válvula o de cualquier cilindro hidráulico.

Dentro del cuerpo hueco (2) se puede mover un cursor (7) entre una posición no operativa, en la cual interrumpe el paso del fluido proveniente de la cámara de entrada (3) y dirigido a la cámara de salida (4), y al menos una posición operativa, en la cual permite el paso del fluido.

El cursor (7) operativamente está asociado a un actuador lineal (8) que mueve el cursor (7) en una dirección (A) entre las correspondientes posiciones operativa y no operativa.

Con mayor nivel de detalles, el cursor (7) está constituido por un árbol (7c) que se extiende en la dirección A, coincidente con el eje longitudinal del cuerpo hueco (2). El cursor (7) comprende un primer extremo (7b) dispuesto de frente a la segunda abertura (3b) de la cámara (3) y un segundo extremo (7c) asociado al actuador lineal (8).

El actuador lineal (8), de manera ventajosa, puede estar constituido por un electroimán del tipo conocido y, por lo tanto, no descrito ni exhibido con mayor nivel de detalles. El electroimán del actuador (8) es alimentado a través de órganos eléctricos o electrónicos del tipo conocido y no exhibidos.

En esta situación, el extremo (7c) del cursor (7) constituye el núcleo del electroimán y, usando la fuerza magnética generada por la corriente que circula por un solenoide del actuador, el cursor (7) es llevado hacia la cámara de entrada (3).

Alternativamente, el actuador lineal (8) también podría estar constituido por un pistón hidráulico u otro órgano de movimiento de tipo similar.

El árbol (7), además, exhibe una acanaladura anular (9) hecha en la superficie externa del árbol (7a) y dispuesta en la parte intermedia del árbol (7a). Más en particular, la acanaladura (9), junto con la superficie interna (9a) del cuerpo hueco (2), define una cámara anular (10).

Tal como está exhibido mejor en la figura 1, la cámara anular (10) está siempre dispuesta en correspondencia de la segunda cámara de entrada (20), independientemente de la posición del cursor (7).

Cuando el cursor (7) está en su posición operativa (figura 2), la acanaladura (9) del árbol (7a) se mueve hacia la cámara de salida (4), poniendo la cámara (10) en comunicación fluida con la cámara de salida (4). En esta posición, el conducto (6) y la cámara (10) ponen la segunda abertura (3b) de la cámara de entrada (3) en comunicación fluida con la cámara de salida (4).

De manera ventajosa en el cuerpo hueco (2) se puede realizar una pluralidad de cámaras anulares (20), dispuestas concéntricamente a lo largo del desarrollo longitudinal del cuerpo hueco (2). Las cámaras anulares (20) están dispuestas entre la cámara anular (10) y el conducto (6) y están predispuestas para estar en comunicación fluida con la cámara (10) y el conducto (6). Preferentemente, las cámaras anulares (20) están hechas sobre la superficie externa de un manguito tubular (21) introducido coaxialmente dentro del cuerpo cilíndrico (2), el cual exhibe una abertura predispuesta para el alojamiento del árbol (7a).

Para lograr que el distribuidor (1) sea más versátil en cualquier situación, incluso cuando se requiere una pluralidad de cámaras de salida (4) o de conductos (6), también se puede proporcionar una pluralidad de cámaras (10) (no exhibidas en las figuras), yuxtapuestas y predispuestas de modo de estar en comunicación con una o varias de las cámaras (20).

Dentro de la segunda abertura (3b) de la cámara de entrada (3) hay medios elásticos (11), los cuales actúan sobre el cursor (7) y un elemento de cierre (12) intercalado entre la antecámara (3a) y la segunda abertura (3b). De manera ventajosa, los medios elásticos (11) están constituidos por un resorte helicoidal (11a) con dos extremos opuestos (11b).

Un extremo (11b) del resorte (11a) está asociado a una primera pared (13) del elemento de cierre (12) y su otro extremo (11b) está asociado al primer extremo (7b) del cursor (7). Como se ha mencionado arriba, el elemento de cierre (12) está intercalado entre la antecámara (3a) y la segunda apertura (3b) y es móvil entre una primera posición de reposo, en la cual cierra la cámara de entrada (3), y una segunda posición, en la cual permite el paso del fluido proveniente de la cámara de entrada (3) y dirigido hacia el conducto de comunicación (6).

El elemento de cierre (12), de manera ventajosa, exhibe un desarrollo cilíndrico en el cual una primera pared (13) está asociada al resorte (11a) y está enfrentada a la segunda abertura (3b) y una segunda pared (14), opuesta a la primera pared (13), está enfrentada a la antecámara (3a); la segunda pared (14) tiene un desarrollo plano, paralelo al desarrollo plano de la primera pared (13).

El elemento de cierre (13), además, exhibe una pared lateral (15) asociada a la primera pared (13) y a la segunda pared (14), la cual pared lateral (15) se extiende transversalmente al desarrollo plano de la primera pared (13) y de la segunda pared (14).

La pared lateral (15) interactúa con la superficie interna del cuerpo hueco (2) y, durante el movimiento entre la primera y la segunda posición del elemento de cierre (12), la pared lateral (15) se desliza por la superficie interna. La pared lateral (15) también exhibe al menos un pasaje configurado (16) para el fluido cuando el elemento de cierre (12) está en correspondencia de su posición operativa.

Preferentemente el elemento de cierre (12) exhibe una conformación tubular, en la cual un extremo de la conformación tubular está cerrado por la primera y la segunda pared (13 y 14). Más exactamente, el pasaje configurado (16) preferentemente exhibe un desarrollo longitudinal que es predominantemente paralelo a la dirección de movimiento (A) del cursor (7).

Preferentemente, el pasaje configurado (16) está constituido por una incisión (16a), con forma de cuña, hecha en la pared lateral (15), la cual disminuye su ancho a medida que se acerca a la primera pared (13).

Alternativamente, el pasaje (16) puede estar configurado según una figura geométrica cualquiera. Por ejemplo, podría estar constituido por una o varias aberturas presentadas por la pared lateral (15).

En esta situación, cuando el elemento de cierre (12) está en la primera posición, el pasaje (16) está situado en la antecámara (3a) y está enfrentado a la superficie interna para no permitir el paso del fluido proveniente de la antecámara (3a) y dirigido a la segunda abertura (3b). Mientras que cuando el elemento de cierre (12) está en la segunda posición el pasaje (16) está ubicado en parte entre la antecámara (3a) y la segunda abertura (3b) permitiendo el paso del fluido.

El funcionamiento del distribuidor es como se indica a continuación.

El distribuidor hidráulico (1) exhibido en la figura 1 normalmente está dispuesto en su posición cerrada, obstruyendo el paso del fluido.

Si el actuador (8) aplica al cursor (7) una fuerza predeterminada en la dirección A, entonces se produce el desplazamiento del cursor (7) hasta una posición operativa (figura 2).

Cuando el actuador lineal (8) se activa, empujando el cursor (7) de manera que la cámara anular (10) se ponga en comunicación entre el conducto (6) y la cámara de salida (4), se crea una depresión en correspondencia de la segunda abertura (3b), del conducto (6) y de la cámara de salida (4). Debido a esta depresión, el fluido contenido dentro de la antecámara (3a) (cuya presión es mayor que la de la segunda abertura (3b)) empuja el elemento de cierre (12) a la segunda posición, comprimiendo el resorte (11a) y disponiendo el pasaje (16) entre la antecámara (3a) y la segunda abertura (3b), permitiendo así que el fluido se pueda desplazar hacia la cámara de salida (4).

En esta situación se obtiene una condición estable del flujo de fluido de entrada y de salida del distribuidor.

En el caso que el órgano destinatario (6) experimenta un aumento de carga, con un consiguiente aumento de presión y variación del caudal del fluido que entra dentro de la antecámara (3a), el elemento de cierre (12) recibe un empuje adicional hacia la segunda abertura (3b), con lo cual aumenta aún más la compresión sobre el resorte (11a). En esta condición, el flujo tiene una presión más alta en correspondencia de la antecámara (3a) que en correspondencia de la segunda abertura (3b), y empuja al elemento de cierre (12) contra la segunda pared (14) ofreciendo una mayor sección del pasaje (16) al paso del fluido. Gracias a la acción del elemento de cierre (12) sobre el resorte (11a), la fuerza ejercida por el actuador (8) sobre el cursor (7) se ve contrarrestada y, por ende, el cursor se desplaza hacia la posición no operativa. En esta situación, la sección de paso definida entre la cámara anular (10) y la cámara de salida (4) disminuye y, por consiguiente, se reduce la presión del flujo del fluido en la salida. A tal punto, la diferencia de presión del fluido en la segunda pared (14) vuele a disminuir y la fuerza ejercida por el actuador (8) sobre el cursor (7) supera la oposición del resorte (11a) y empuja el elemento de cierre (12) una vez más hacia atrás, es decir hacia la antecámara (3a).

De esta manera se logra un equilibrio dinámico, gracias a la cooperación del elemento de cierre (12), del resorte (11a) y del cursor (7), que permite, por medio de la variación de la sección de paso del fluido del pasaje (16) y de la cámara anular (10), un flujo constante del fluido de salida.

Cabe hacer notar que sobre la base de la excursión del elemento de cierre (12) el pasaje (16) ofrece una sección de paso del fluido que es adecuada para ajustar el flujo de fluido que sale de la segunda abertura (3b).

El ajuste de la sección de paso del pasaje (16) está determinado por la forma del mismo pasaje (16) (cuya anchura es variable), que exhibe una mayor sección cuando la presión es más alta en la antecámara (3a) con respecto a la cámara (3b).

De manera ventajosa, puesto que se tiene una fuerza constante en el cursor (7), provocada por el paso de una corriente eléctrica por el electroimán, el distribuidor (1) brindará un caudal constante independientemente de la presión existente en la entrada del distribuidor (1).

La presente invención supera las desventajas descritas arriba.

Cabe resaltar que el distribuidor (1) no incluye en su interior ningún elemento electrónico integrado en el mismo distribuidor (1). Además, cabe resaltar que el elemento de cierre (12), que trabaja para el ajuste del flujo de fluido, está introducido en el cuerpo hueco (2) y por lo tanto no agrega volumen al distribuidor.

El distribuidor (1) tiene la ventaja de ser compacto y estructuralmente simple y de poderse introducir en cualquier sistema hidráulico.

Asimismo, el distribuidor (1) es muy económico, puesto que posee sólo órganos mecánicos móviles automáticamente, y la estructura del elemento de cierre (12) es muy sencilla.

Finalmente, cabe resaltar que el distribuidor (1) es muy fiable y se puede utilizar en cualquier sector técnico, incluyendo ambientes especiales, sin por ello perder eficiencia en su funcionamiento.

Claims (10)

1. Distribuidor hidráulico de flujo controlado, que comprende:

- un cuerpo hueco (2) internamente cilíndrico, que exhibe una cámara de entrada (3) para un fluido y una cámara de salida (4);

- un cursor (7) asociado al cuerpo hueco (2) y móvil en su interior entre una posición no operativa, en la cual el cursor (7) interrumpe el paso del fluido proveniente de la cámara de entrada (3) y dirigido a la cámara de salida (4), y al menos una posición operativa, en la cual el cursor (7) permite el paso del fluido;

- un actuador lineal (8), operativamente asociado al cursor (7), para mover el cursor (7) en una dirección (A) entre la posición operativa y la posición no operativa;

- medios elásticos (11) asociados al cursor (7); y

- un elemento de cierre (12) móvil en la cámara de entrada (3);

caracterizado por el hecho que el elemento de cierre (12) está asociado a los medios elásticos (11) y se puede mover entre una primera posición, en la cual obstruye la cámara de entrada (3), y una segunda posición, en la cual permite el paso del fluido proveniente de la cámara de entrada (3) y dirigido a una segunda abertura (3b); la cámara de entrada (3) comprendiendo la segunda abertura (3b), que está conectada, directa o indirectamente, a una segunda cámara de entrada (20), y una antecámara (3a) dentro de la cual se suministra el fluido a través de un órgano externo; el elemento de cierre (12) estando intercalado entre la antecámara (3a) y la segunda abertura (3b).

2. Distribuidor según la reivindicación 1, donde el elemento de cierre (12) comprende una primera pared (13) asociada a los medios elásticos (11), la cual está enfrentada a la segunda abertura (3b), y una segunda pared (14) opuesta a la primera pared (13), la cual está enfrentada a la antecámara (3a).

3. Distribuidor según la reivindicación 2, donde el elemento de cierre (12) comprende una pared lateral (15) asociada a la primera pared (13) y a la segunda pared (14), la cual pared lateral (15) está en contacto con una superficie interna del cuerpo hueco (2), la cual superficie interna define la cámara de entrada (3); la pared lateral (15) presentando al menos un pasaje (16).

4. Distribuidor según la reivindicación 3, donde el pasaje (16) exhibe un desarrollo longitudinal que es preponderantemente paralelo a una dirección de movimiento (A) del cursor (7).

5. Distribuidor según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, donde el elemento de cierre (12) presenta un desarrollo cilíndrico.

6. Distribuidor según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones de 3 a 5, donde el pasaje (16) comprende una incisión (16a) que tiene un ancho que disminuye a medida que se acerca a la primera pared (13).

7. Distribuidor según la reivindicación 3, donde el pasaje (16) está constituido por al menos una abertura.

8. Distribuidor según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, donde el cursor (7) comprende un árbol (7a) con un desarrollo longitudinal que es paralelo a la dirección (A) y que exhibe un primer extremo (7b) que operativamente está vinculado con los medios elásticos (11) y un segundo extremo (7c) que está asociado al actuador lineal (8).

9. Distribuidor según la reivindicación 8, donde los medios elásticos (11) comprenden un resorte helicoidal (11a) con dos extremos (11b), un extremo de los cuales dos extremos (11b) está asociado a la primera pared (13) y el otro extremo de los dos extremos (11) está asociado al árbol (7a); el resorte (11a) siendo comprimido por efecto de un movimiento hacia la posición operativa del cursor (7) y por efecto de un movimiento del elemento de cierre (12).

10. Distribuidor según la reivindicación 9, donde el árbol (7a) exhibe al menos una acanaladura anular (9) hecha en una superficie externa del árbol (7a) y dispuesta entre el primer extremo (7b) y el segundo extremo (7c) del mismo; la acanaladura (9) definiendo, en colaboración con la superficie interna (9a) del cuerpo hueco (2), una cámara anular (10).