ES2314072T3 - Dispositivo expulsor accionado por un fluido a presion. - Google Patents

Abstract

Dispositivo expulsor (10) accionado por un fluido a presión para expulsar objetos (58) o materias fluidas de un contenedor mediante un émbolo expulsor (20) sometido a un fluido a presión, sirviendo la aplicación del fluido a presión tanto para realizar un movimiento de avance como para realizar un movimiento de rearme del émbolo expulsor, caracterizado porque para aplicar el fluido a presión al émbolo expulsor está previsto un acumulador de fluido a presión (14) unido de modo intercambiable con el cuerpo del aparato (11), y porque el cuerpo del aparato (11) presenta una cámara de presión (18) separada del acumulador de fluido a presión (14) mediante un dispositivo reductor de presión para aplicar al émbolo expulsor un fluido a presión con una presión de trabajo reducida con relación a la presión de llenado del acumulador de fluido a presión.

Description

Dispositivo expulsor accionado por un fluido a presión.

La presente invención se refiere a un dispositivo expulsor accionado por un fluido a presión conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

El documento US 3106136 A muestra un dispositivo expulsor accionado por un fluido a presión para expulsar objetos de un contenedor mediante un émbolo expulsor sometido a un fluido a presión, sirviendo la aplicación del fluido a presión tanto para realizar un movimiento de avance como también para realizar un movimiento de rearme del émbolo expulsor.

Por el documento EP 0 191 186 A2 se conoce un dispositivo expulsor en el que un cuerpo de un aparato está dotado de un acumulador de fluido a presión dispuesto en el mismo de modo desmontable, que accionado por un sistema de válvulas sirve para aplicar presión a un émbolo que está unido a una varilla percutora. En el dispositivo expulsor conocido el acumulador de fluido a presión está realizado en forma de cartucho de CO_{2}, cuya presión actúa sobre el émbolo unido a la varilla percutora al accionar un dispositivo de disparo, provocando de este modo un movimiento de avance de la varilla percutora. Para realizar un movimiento de rearme del émbolo para volver a desplazar la varilla percutora nuevamente a su posición de origen para repetir el proceso de expulsión se desplaza el émbolo a la posición de origen por medio de un dispositivo de arrastre mecánico.

La presente invención tiene como objetivo aumentar la frecuencia de expulsión y la vida útil en un dispositivo expulsor dotado de un acumulador de fluido a presión intercambiable, y por lo tanto independiente de la red.

Este objetivo se resuelve mediante un dispositivo expulsor accionado por un fluido a presión que presenta las características de la reivindicación 1.

De acuerdo con la invención el dispositivo expulsor presenta un acumulador de fluido a presión unido de modo intercambiable con un cuerpo del aparato, y el cuerpo del aparato presenta una cámara de presión separada del acumulador de presión por medio de un dispositivo reductor de presión para aplicar sobre el émbolo expulsor fluido a presión, a una presión de trabajo reducida respecto a la presión de llenado del acumulador de fluido a presión. Mediante la disposición intercalada del dispositivo reductor de presión se puede aumentar la presión de llenado en el acumulador de fluido a presión a un valor múltiplo de la presión de trabajo, de modo que se consigue una vida de servicio considerablemente superior del dispositivo expulsor antes de que resulte necesario sustituir el acumulador de fluido a presión.

Cuando para activar la aplicación del fluido a presión sobre el émbolo expulsor está previsto un dispositivo de disparo que sirve al mismo tiempo para el accionamiento de un sistema de válvula de purga para purgar el aire de un cilindro expulsor en el que se aloja el émbolo expulsor, se realiza de forma sencilla la sincronización entre la aplicación del fluido a presión y el control del sistema de válvulas de purga de aire.

Resulta posible una realización mecánica especialmente directa de la sincronización y con ello también unos ciclos de trabajo especialmente cortos del dispositivo expulsor si el sistema de válvulas de purga de aire está acoplado al dispositivo de disparo por medio de un sistema de émbolo.

En una forma de realización preferida del dispositivo expulsor el sistema de válvula de purga de aire está realizada en forma de válvula de émbolo en la que el eje geométrico de la válvula corta el eje geométrico del cilindro expulsor. Mediante la realización del sistema de válvulas en forma de válvula de émbolo se logra por una parte una frecuencia muy elevada de ciclos de conmutación del sistema de válvulas. Por otra parte, la disposición del sistema de válvulas cortando el eje geométrico del cilindro expulsor permite realizar una purga de aire especialmente eficaz y por lo tanto rápida del cilindro expulsor a través del fondo del cilindro.

Si el émbolo expulsor del cilindro expulsor sirve al mismo tiempo como émbolo de control para realizar el movimiento de rearme del émbolo impulsor en el cilindro impulsor accionado por fluido a presión, resulta posible realizar el diseño de un retorno del émbolo expulsor accionado por fluido a presión con un número especialmente reducido de partes mecánicas, debido al efecto de la función integrada del émbolo expulsor. En cuanto a una disposición de diseño aún más simplificada ha resultado también ventajoso que el cilindro expulsor esté rodeado en la zona de su extremo de expulsión por una cámara anular con un dispositivo de entrada de fluido dispuesto distanciado de la sección final del volumen interior del cilindro expulsor y un dispositivo de salida de fluido situado en la zona de la sección final que desemboca en el volumen interior, donde la distancia entre el dispositivo de entrada de fluido y el dispositivo de salida fluido se corresponde como mínimo con la extensión axial del émbolo expulsor.

Resulta posible seguir incrementando la eficacia en el aprovechamiento del potencial de presión facilitado por medio del acumulador de fluido a presión si el cilindro expulsor presenta en su extremo de expulsión un fondo de cilindro con un paso de la varilla del percutor para una varilla expulsora unida al émbolo expulsor, con un dispositivo de junta radial situado en el paso para la varilla. De este modo resulta posible sellar en gran medida de modo estanco al fluido a presión el intersticio anular necesario para el movimiento relativo de la varilla expulsora entre la varilla expulsora y el paso para la varilla, de modo que se puede evitar en muy gran medida un flujo de fugas a través del intersticio anular. Si además de esto el dispositivo de junta está situado en el fondo del cilindro resulta posible configurar a voluntad el asiento de la junta con independencia de la influencia de la sección de la varilla expulsora.

Según la clase y realización del contenedor previsto para combinar con el dispositivo expulsor, es posible emplear el dispositivo expulsor conforme a la invención para la expulsión de objetos, es decir de cuerpos sólidos, o también de materias fluidas.

Si de acuerdo con una forma de realización especialmente ventajosa del dispositivo expulsor el contenedor está realizado como dispositivo cargador para alojamiento de medios de fijación mecánicos y la varilla expulsora sirve para aplicar un impacto sobre un medio de fijación alojado individualmente en un canal de disparo dispuesto en el dispositivo cargador, se puede emplear el dispositivo expulsor de forma especialmente ventajosa por ejemplo como dispositivo de clavado.

En otra forma de realización ventajosa del dispositivo expulsor, el contenedor está realizado como acumulador de líquido, y la varilla expulsora sirve para aplicar presión a una cantidad de líquido alojada en un dispositivo dosificador situado en el depósito de fluido a presión. Esta cantidad de líquido puede ser por ejemplo un colorante líquido que se expulsa de forma dosificada, por ejemplo para producir puntos de color. También es posible dosificar cantidades de adhesivo, por ejemplo para producir puntos adhesivos.

A continuación se describe con mayor detalle mediante los dibujos una forma de realización ventajosa del dispositivo expulsor. Pueden verse:

Figura 1: una vista lateral del dispositivo expulsor con una unidad de cilindro/émbolo expulsor, en una representación parcialmente seccionada;

Figura 2: un dispositivo de válvula de control que actúa conjuntamente con la unidad de cilindro/émbolo expulsor, en una representación ampliada;

Figura 3: la unidad de cilindro/émbolo expulsor del dispositivo expulsor representado en la Figura 1 con la posición de tope del émbolo expulsor en el fondo del cilindro del lado de expulsión;

Figura 4: la unidad de cilindro/émbolo expulsor representada en la Figura 3 con el émbolo expulsor distanciado del fondo del émbolo del lado de expulsión.

La Figura 1 muestra en una vista lateral una representación de conjunto de un dispositivo expulsor 10. El dispositivo expulsor 10 comprende un cuerpo del aparato 11 con una parte de empuñadura 12 y una unidad de cilindro/émbolo expulsor 13, estando acoplado a la parte de empuñadura 12 un acumulador de fluido a presión 14 para alojar gas comprimido, y a la unidad de cilindro/émbolo expulsor 13 un contenedor realizado aquí como dispositivo cargador 15.

La parte de empuñadura 12 está unida de modo liberable con el acumulador de fluido a presión 14 por su extremo alejado de la unidad de cilindro/émbolo expulsor 13 a través de un dispositivo de acoplamiento 16, que puede estar realizado por ejemplo como dispositivo de enroscado. Para ajustar una presión de trabajo para la unidad de cilindro/émbolo expulsor 13 que sea independiente de la presión de llenado en el acumulador de fluido a presión 14, está prevista en la parte de empuñadura 12 una cámara de presión 18 separada por medio de un dispositivo reductor de presión 17 del acumulador de fluido a presión 14.

Entre la cámara de presión 18 y la unidad de cilindro/émbolo expulsor 13 está situado un sistema de válvula de llenado 19 para aplicar la presión de trabajo a un émbolo expulsor 20 de la unidad de cilindro/émbolo expulsor 13 cuando se acciona el sistema de válvula de llenado 19 por medio de un dispositivo de disparo 21. El sistema de válvula de llenado 19 presenta un elemento de junta pretensado en el sentido de apertura de la válvula por medio de un muelle de válvula 66, que es apretado contra un orificio de válvula 54 por medio de un émbolo de válvula 24 sometido a la fuerza de un muelle de cierre 71. Tal como se deduce de la Figura 1, una palanca de disparo 22 del dispositivo de disparo 21 está acoplada mecánicamente con un émbolo de válvula 27 de un sistema de válvula de purga de aire 28 por medio de una varilla de empuje 25 que transcurre transversalmente respecto a un eje de válvula 23 del sistema de válvula de llenado 19, y una palanca basculante 26 alojada en la parte de empuñadura 12.

Tal como se deduce además en particular de la representación ampliada según la Figura 2, un sistema de válvula de purga de aire 28 para abrir o cerrar un orificio de purga de aire 29 está situada en un primer fondo de cilindro 30 de un cilindro expulsor 31 de la unidad de cilindro/émbolo expulsor 13, situado contiguo al sistema de válvula de purga de aire 28. Para ello el sistema de válvula de purga de aire 28 comprende un cuerpo de válvula 32 que está situado entre el orificio de purga de aire 29 en el fondo del cilindro 30 y un orificio de purga de aire de la carcasa 33, de tal modo que un eje de válvula 64 del sistema de válvula de purga de aire 28 corta un eje geométrico del cilindro expulsor 65 del cilindro expulsor 31. La purga de aire tiene lugar a través de un orificio de válvula 34 (Figura 2) situado en la vía de purga de aire del sistema de válvula de purga de aire 28, sirviendo el orificio de válvula 34 al mismo tiempo para alojar el émbolo de válvula 27. El paso del aire de escape procedente del cilindro expulsor 31 a través del orificio de válvula 34 se autoriza o bloquea por medio de un sistema de junta 35 radial situado sobre el émbolo de válvula 27, realizado aquí como junta tórica, se autoriza o bloquea por el hecho de que el sistema de junta 35 se desplaza mediante el correspondiente movimiento axial penetrando o saliendo de un orificio de válvula 62 coaxial con el émbolo de válvula 27 del sistema de válvula de purga de aire 28. En el presente caso existe sobre una espiga de válvula 36 del émbolo de válvula 27 otro sistema de junta radial 37, realizado aquí también como junta tórica, que actuando conjuntamente con el primer sistema de junta 35 forma un espacio de junta de intersticio anular, que se comunica fluídicamente con el orificio de purga de aire 29 del cilindro expulsor 31 a través de un sistema de canal anular radial 39.

Tal como se puede ver en las Figuras 3 y 4, en las que la unidad de cilindro/émbolo expulsor 13 está representada con dos posiciones axiales diferentes del émbolo expulsor 20, la unidad de cilindro/émbolo expulsor 13 presenta el cilindro expulsor 31 alojado en una carcasa 40, así como el émbolo expulsor 20 desplazable axialmente en el cilindro expulsor 31. Debido a la disposición coaxial del cilindro expulsor 31 en la carcasa 40, se forma en la zona del extremo de expulsión 41 de la unidad de cilindro/émbolo expulsor 13 una cámara anular 42, que se comunica con un volumen interior o lumen 45 del cilindro expulsor 31 a través de un primer dispositivo de canal anular 43, previsto como dispositivo de admisión, y un segundo dispositivo de canal anular 43 distanciado axialmente del dispositivo de canal anular 43, realizada como dispositivo de escape. Para realizar una junta de canal anular 68 que dependa del sentido de la presión, el dispositivo de canal anular 43 está dotado por la pared exterior del cilindro expulsor 31 de una garganta anular 69 en la cual está situada una junta tórica 70 pretensada elásticamente. La distancia axial entre los dispositivos de canal anular 43 y 44 está elegida de tal modo que sea al menos ligeramente mayor que la dimensión axial del émbolo expulsor 20.

En el presente caso, el émbolo expulsor 20 está realizado en forma de casquillo dentro del cual va enroscada una varilla expulsora 46 con un extremo roscado 47. Un pasador de seguridad sirve como seguro antitorsión entre el extremo roscado 47 de la varilla expulsora 46 y el émbolo expulsor 20.

Por el extremo del cilindro expulsor 31 del lado de la expulsión está dispuesto un segundo fondo de cilindro 49 que lleva el paso para varilla 50, en el cual penetra la varilla expulsora 46 cuando el émbolo expulsor 20 está posicionado en la zona del extremo de expulsión 41, con una pestaña de sellado 51. Para sellar el paso de la varilla 50 se ha previsto un dispositivo de junta radial 63 realizada en este caso como junta tórica en el paso de la varilla 50, que en la posición axial del émbolo expulsor representada en las Figuras 3 y 4 está adosada sellando la varilla expulsora 46. Para amortiguar el golpe de impacto que durante el funcionamiento del dispositivo expulsor 10 actúa sobre los fondos de cilindro 30 (Figuras 1 y 2) y 49 por el émbolo expulsor 20, los fondos de cilindro 30 y 49 están realizados en el presente caso de un material elastómero.

A continuación se describe un ciclo de trabajo del dispositivo expulsor 10, comprendiendo un movimiento de avance axial del émbolo expulsor 20 hasta hacer tope contra el fondo de cilindro 49 situado en el extremo de expulsión 41 y un movimiento de retorno del émbolo expulsor 20 hasta hacer tope contra el fondo de cilindro 30 (Figura 1) contiguo al orificio de purga de aire 29 del cilindro expulsor 31.

Para activar el dispositivo expulsor 10 con un movimiento axial de avance del émbolo expulsor 20 se acciona la palanca de disparo 22, de modo que la varilla del percutor 25 se desplaza contra la palanca basculante 26, que a su vez actúa sobre un extremo de la varilla 55 del émbolo de la válvula 27 del dispositivo de válvula de purga de aire 28, y venciendo la fuerza de un muelle de retroceso 56 (Figura 2) desplaza axialmente hacia adelante el émbolo de la válvula 27 para efectuar un cierre sellado del orificio de purga de aire 29. Al continuar girando la palanca de disparo 22, un trinquete de arrastre 52 dispuesto articulado en la palanca de disparo 22 engancha un toro 53 del empujador de la válvula 24, y queda libre el orificio de válvula 54 (Figura 1) situado en el extremo inferior de la cámara de presión 18, de modo que ahora tiene lugar la carga del cilindro expulsor con el gas sometido a la presión de trabajo, al estar cerrado el orificio de purga de aire 29, a través de la tubería de presión 58 que se extiende desde el orificio de la válvula 54 de la cámara de presión 18 al extremo de purga de aire 57 del cilindro expulsor, la cual desemboca radialmente en el volumen interior 45 del cilindro expulsor 31.

Debido a la carga de presión del cilindro expulsor 31 se acelera axialmente el émbolo expulsor junto con la varilla expulsora 46 dispuesta en el mismo hasta hacer tope contra el fondo de cilindro 49 dispuesto en el extremo de expulsión 41 (Figura 4). Dado el contacto del arrastrador entre el trinquete arrastrador 52 y el toro 53 en el empujador de la válvula 24 del dispositivo de válvula de llenado 19 está realizado de tal modo que entre el trinquete arrastrador 52 y el toro 53 se produce un contacto de rodadura al accionar la palanca de disparo, después de alcanzar un recorrido definido de la palanca de disparo 22 el toro arrastrado por el trinquete arrastrador 52 vuelve a quedar libre y se cierra de nuevo el orificio de la válvula 54 de la cámara de presión 18 por medio del empujador de la válvula 24 accionado por el muelle de cierre.

Mediante la varilla expulsora 46 se ejerce un impacto sobre un clavo de acero 58 situado en un canal de disparo 59 en el extremo inferior del dispositivo cargador 15, que expulsa el clavo de acero 58 que ha sido individualizado en el canal de disparo 59, fuera del canal de disparo 59 y dentro de un material eventualmente dispuesto delante del canal de disparo.

Cuando el émbolo expulsor 20 se encuentra en su posición de tope del lado de expulsión, tal como está representado en la Figura 3, queda despejado el dispositivo de canal anular 43 que actúa como dispositivo de admisión, de modo que el gas a presión puede escapar a presión del volumen interior 45 del cilindro expulsor 31 a la cámara anular 42, abriendo la junta del canal anular 68, y desde ahí a través del dispositivo de canal anular 44 realizado como dispositivo de escape, a un intersticio anular 60 formado en el cilindro expulsor entre el émbolo expulsor 20 y el fondo de cilindro 49. Al rearmar la palanca de disparo 22 por el efecto del muelle de retroceso 34 se vuelve a despejar el orificio de purga de aire 29, de modo que la presión que actúa en el intersticio anular provoca el movimiento de rearme del émbolo expulsor 20 en sentido hacia el fondo de cilindro 30 en el extremo de purga de aire 57 (Figuras 1 y 2) del cilindro expulsor 31. Con el rearme de la palanca de disparo 22 a su posición de origen se abate a un lado el trinquete de arrastre 52 dispuesto de modo articulado, al efectuar el contacto con el toro 53.

Tal como se ve claramente por las Figuras 3 y 4, mediante el dispositivo de junta 63 situado en el paso de la varilla 50 se evita en gran medida que haya un flujo de fugas desde el intersticio anular 60, al aplicar presión sobre el émbolo expulsor 20 con el fin de que realice un movimiento de retorno. Para asegurar el rearme del émbolo expulsor 20 incluso cuando no haya llegado a tope del émbolo expulsor 20 contra el fondo de cilindro 49, tal como está representado en la Figura 4, la distancia entre el dispositivo de canal anular 43 que sirve de dispositivo de admisión y el fondo de cilindro 49 se ha elegido mayor que la dimensión axial del émbolo expulsor 20. El recorrido del émbolo expulsor 20 a tope contra el fondo de cilindro 49 puede no llegar a efectuarse debido a que hay una resistencia de material demasiado grande al clavar un clavo de acero 58 situado en el canal de disparo 59 en un material, por ejemplo causado por una zona de un nudo en una tabla que se trata de clavar.

Lista de referencias

10

Dispositivo expulsor

11

Cuerpo del aparato

12

Parte de empuñadura

13

Unidad de cilindro/émbolo expulsor

14

Acumulador de fluido a presión

15

Dispositivo cargador

16

Dispositivo de acoplamiento

17

Dispositivo reductor de presión

18

Cámara de presión

19

Dispositivo de válvula de llenado

20

Embolo expulsor

21

Dispositivo de disparo

22

Palanca de disparo

23

Eje geométrico de la válvula

24

Empujador de la válvula

25

Varilla del empujador

26

Palanca basculante

27

Embolo de la válvula

28

Dispositivo de válvula de purga de aire

29

Orificio de purga de aire

30

Fondo del cilindro

31

Cilindro expulsor

32

Cuerpo de la válvula

33

Orificio de purga de aire de la carcasa

34

Orificio de la válvula

35

Dispositivo de junta

36

Pivote de junta

37

Dispositivo de junta

38

Cámara de junta

39

Dispositivo de canal anula

40

Carcasa

41

Extremo de expulsión

42

Cámara anular

43

Dispositivo de canal anular

44

Dispositivo de canal anular

45

Volumen interior

46

Varilla expulsora

47

Extremo roscado

48

Pasador de seguridad

49

Fondo del cilindro

50

Paso de la varilla

51

Pestaña de junta

52

Trinquete de arrastre

53

Toro

54

Orificio de la válvula

55

Extremo de la varilla

56

Muelle de rearme

57

Extremo de purga de aire

58

Clavo de acero

59

Canal de disparo

60

Intersticio anula

61

Muelle de rearme

62

Orificio de la válvula

63

Dispositivo de junta

64

Eje geométrico de la válvula

65

Eje geométrico del cilindro expulsor

66

Muelle de válvula

67

Elemento de junta

68

Junta de canal anular

69

Ranura anular

70

Junta tórica

71

Muelle de cierre

Claims (10)

1. Dispositivo expulsor (10) accionado por un fluido a presión para expulsar objetos (58) o materias fluidas de un contenedor mediante un émbolo expulsor (20) sometido a un fluido a presión, sirviendo la aplicación del fluido a presión tanto para realizar un movimiento de avance como para realizar un movimiento de rearme del émbolo expulsor,

caracterizado porque para aplicar el fluido a presión al émbolo expulsor está previsto un acumulador de fluido a presión (14) unido de modo intercambiable con el cuerpo del aparato (11), y porque el cuerpo del aparato (11) presenta una cámara de presión (18) separada del acumulador de fluido a presión (14) mediante un dispositivo reductor de presión para aplicar al émbolo expulsor un fluido a presión con una presión de trabajo reducida con relación a la presión de llenado del acumulador de fluido a presión.

2. Dispositivo expulsor según la reivindicación 1, caracterizado porque para activar la aplicación del fluido a presión al émbolo expulsor (20) está previsto un dispositivo de disparo (21) que sirve al mismo tiempo para accionar un dispositivo de válvula de purga de aire (28) para purgar de aire un cilindro expulsor (31) en el que se aloja el émbolo expulsor.

3. Dispositivo expulsor según la reivindicación 2, caracterizado porque el dispositivo de válvula de purga de aire (28) está acoplado al dispositivo expulsor (21) por medio de un dispositivo de varilla de empuje (25).

4. Dispositivo expulsor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de válvula de purga de aire (28) está realizado en forma de válvula de émbolo con un eje geométrico de la válvula (64) que corta el eje geométrico del cilindro expulsor (65).

5. Dispositivo expulsor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el émbolo expulsor (20) del cilindro expulsor (31) sirve al mismo tiempo de émbolo de control para efectuar el movimiento de rearme del émbolo expulsor en el cilindro expulsor, accionado por el fluido a presión.

6. Dispositivo expulsor según la reivindicación 5, caracterizado porque el cilindro expulsor (31) está rodeado de una cámara anular (42) en la zona de su extremo de expulsión (41) con un dispositivo de admisión (43) dispuesto distanciado de la sección final del volumen interior (45) del cilindro expulsor y de un dispositivo de escape (44) situado en la zona de la sección final y que desemboca en el volumen interior, donde la distancia entre el dispositivo de admisión y el dispositivo de escape corresponde como mínimo a la extensión axial del émbolo expulsor (20).

7. Dispositivo expulsor según la reivindicación 6, caracterizado porque el cilindro expulsor (31) presenta en su extremo de expulsión (41) un fondo de cilindro (49) con un paso de varilla (50) para una varilla expulsora (46) unida al émbolo expulsor (20), y porque el paso de la varilla está dotado de un dispositivo de junta radial (63).

8. Dispositivo expulsor según la reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo de junta (63) está situado en el fondo del cilindro (49).

9. Dispositivo expulsor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el contenedor está realizado como dispositivo cargador (15) para alojar medios de fijación mecánicos (58), y porque la varilla expulsora (46) sirve para aplicar un impacto sobre un medio de fijación (58) alojado de modo individualizado en un canal de disparo (59) dispuesto en el dispositivo cargador.

10. Dispositivo expulsor según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el contenedor está realizado como acumulador de fluido, y la varilla del expulsor sirve para aplicar presión a una cantidad de fluido alojada en un dispositivo dosificador situado en el acumulador de fluido.