ES2340145T3 - Aparato de ensayo con compartimento vibrador controlado medioambienta lmente. - Google Patents
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Abstract
Aparato de ensayo de producto (10) con una cabina de ensayo, una cámara de ensayo (26), un compartimento vibrador (30) que incluye una pluralidad de vibradores (58) en el mismo y una mesa de vibración (44) con una superficie inferior (48) conectada operativamente a los vibradores (48), teniendo la cabina de ensayo paredes laterales circundantes (12, 14) que definen tanto la cámara de ensayo (26) como el compartimento vibrador (30); extendiéndose la mesa de vibración (44) en la cabina de ensayo en un acoplamiento sellado con las paredes laterales circundantes (12, 14) y teniendo una superficie superior (46) orientada hacia la cámara de ensayo (26) y una superficie inferior (48) orientada hacia el compartimento vibrador (30), para aislar medioambientalmente el compartimento vibrador (30) de la cámara de ensayo (26) dentro del aparato de ensayo (10); caracterizado por una estructura de control climático (62, 66) contenida dentro del compartimento vibrador (30) para controlar el medioambiente en la misma.
Description
Aparato de ensayo con compartimento vibrador
controlado medioambientalmente.
Esta invención se refiere en general a
equipamiento de ensayo y, más específicamente, a un aparato de
ensayo medioambiental del tipo que incorpora dispositivos
vibratorios.
Muchos tipos de dispositivos fabricados
(productos) pasan por ensayos para determinar o asegurar su calidad
y fiabilidad. Típicamente, tales productos pasan por una serie de
ensayos medioambientales con varias combinaciones de temperatura,
humedad y otras condiciones climáticas para asegurar la fiabilidad
del producto y su comportamiento en condiciones medioambientales
extremas. Además, muchos de tales dispositivos pasan por ensayos de
choques repetidos, es decir, ensayos de vibraciones, para asegurar
que no actúan de forma adversa durante un funcionamiento
normal.
Para probar sus productos fabricados, los
fabricantes a menudo utilizan un aparato de ensayo medioambiental
que es capaz de producir cambios rápidos y extremos en la
temperatura, la humedad y otras condiciones climáticas. Thermotron
Industries, Inc. de Holland, Michigan, es un diseñador y fabricante
destacado de tal aparato de ensayo medioambiental. Durante el
funcionamiento, los dispositivos que se van a probar se posicionan
dentro de una cámara de ensayo medioambiental en el aparato de
ensayo y en dicha cámara de ensayo se exponen a condiciones
climáticas extremas.
El ensayo de vibraciones se lleva a cabo
montando el dispositivo(s) fabricado(s) que se va a
probar en algún tipo de plataforma o mesa que comunica con la
cámara de ensayo medioambiental y después se hace vibrar la mesa
utilizando algún tipo de vibrador. Ejemplos de mesas de vibración y
los vibradores para tales mesas se muestran en la patente de
Estados Unidos n.° 5.804.732 (Wetzel et al.), cedida al
cesionario de la presente invención. La descripción de esta patente
se incorpora aquí como referencia Típicamente, en un aparato de
ensayo medioambiental, los vibradores de una mesa de vibración se
posicionan en un compartimento vibrador que está físicamente
aislado de la cámara de ensayo medioambiental. Sin embargo, los
vibradores de tal compartimento vibrador normalmente están
parcialmente expuestos a las temperaturas extremas dentro de la
cámara de ensayo medioambiental. Debido a esto, es posible que los
vibradores actúen de forma adversa, reduciendo así la eficiencia de
la mesa de vibración. Además, exponer los vibradores a temperaturas
extremas llevará a la expansión y la contracción de los componentes
vibradores durante el funcionamiento. Esta expansión y contracción
de componentes reduce la vida útil de los vibradores y puede
provocar fugas en las conexiones de los vibradores a una fuente
neumática.
Para minimizar los efectos de las temperaturas
extremas dentro del compartimento vibrador, a menudo se
proporcionan orificios de ventilación dentro de las paredes del
compartimento vibrador, de tal modo que el interior del
compartimento vibrador se comunica con el aire ambiental del
exterior del aparato de ensayo medioambiental. Al proporcionar
estos orificios de ventilación en las paredes que definen el
compartimento vibrador, el ruido creado por el aparato de ensayo
medioambiental aumenta. Además, los orificios de ventilación en las
paredes permiten que la materia particulada y la humedad entren en
el compartimento vibrador, y la humedad en el compartimento
vibrador tiene tendencia a penetrar y a congelarse en los
vibradores, disminuyendo así su eficiencia.
Para prevenir que la humedad se congele en los
vibradores del aparato de ensayo medioambiental de la técnica
anterior, aire seco o nitrógeno gaseoso se pasó por los vibradores.
Este proceso de pasar aire seco o nitrógeno gaseoso por los
vibradores aumenta los costes de funcionamiento del aparato de
ensayo medioambiental. Sería muy deseable eliminar este proceso,
pero previniendo al mismo tiempo que la humedad se congele en los
vibradores.
La patente US 5.540.109 (Hobbs) describe un
sistema para inspeccionar el esfuerzo térmico y vibratorio de
objetos. Los objetos que se van a probar se pasan a una serie de
cámaras de ensayo con diferentes condiciones medioambientales. En
tales aparatos, los dispositivos vibratorios de cada cámara de la
serie están expuestos a las condiciones medioambientales de cada
cámara de ensayo correspondiente. Los compartimentos en los que se
localizan los dispositivos vibratorios no están aislados
medioambientalmente de las cámaras de ensayo correspondientes.
La patente US 3.049.913 (Hunt) describe un
aparato de ensayo medioambiental para componentes y partes de
aeronaves y misiles u otras cargas de prueba en condiciones de
vibración, temperatura y presión reducidas. En tal sistema, la
temperatura de los componentes vibradores electromagnéticos está
controlada directamente por los conductos de enfriamiento de
contacto directo. El funcionamiento de los vibradores
electromagnéticos es la fuente de calor no deseado. El vibrador no
está aislado de la cámara de ensayo; si la cámara de ensayo está en
vacío, el propio vibrador también está expuesto a vacío. Y también,
como en el dispositivo de Hobbs (D1), los componentes vibratorios
no están aislados medioambientalmente de la cámara de ensayo.
La patente JP 60-42937 U
describe un aparato de ensayo vibratorio en el que el compartimento
vibratorio, que está controlado medioambientalmente, está contenido
dentro de la propia cámara de ensayo medioambiental. Debido a esto,
el tamaño total de la cámara de ensayo será innecesariamente mayor
que ciertos objetos de ensayos comparables, y la carga
medioambiental ubicada en la cámara de ensayo por el compartimento
vibrador, o viceversa, es potencialmente grande, según la
naturaleza del ensayo que se realice, ya que cinco paredes del
compartimento vibrador de D3 están expuestas a la cámara de ensayo.
Además, el aparato utilizado para controlar el ambiente dentro del
compartimento vibrador está expuesto a la humedad del ambiente
externo. Otro problema operativo del aparato D3 se refiere al papel
de la sección de techo del elemento de cubierta. La sección de techo
es parte del elemento de cubierta que está hecho de material
flexible, un material típicamente no apropiado para una mesa de
vibración. Las mesas de vibración, por naturaleza, deben ser
elementos rígidos para transmitir totalmente el movimiento
vibratorio de los objetos que se van a probar. Un material flexible,
por lo menos, alterará el movimiento intencionado. Y si el material
flexible fuera muy flexible, lo que puede ser mecánicamente
aceptable, entonces sus propiedades aislantes, esenciales en la
configuración del aparato D3, se verían reducidas. Tal
configuración es claramente poco práctica y operacionalmente
incómoda, ya que la sección del techo interferiría en el proceso de
ensayo de vibración.
Un objeto primario de esta invención es
proporcionar un aparato de ensayo medioambiental mejorado del tipo
que incluye vibradores que superan los problemas y defectos de la
técnica anterior, incluyendo los descritos anteriormente.
Otro objeto de esta invención es proporcionar un
aparato de ensayo vibratorio y medioambiental mejorado en el que
los vibradores están expuestos a temperaturas controladas.
Otro objeto de esta invención es proporcionar un
aparato de ensayo medioambiental mejorado del tipo que incluye
vibradores que están en un compartimento que tiene una temperatura
controlada en el mismo.
Otro objeto más de esta invención es
proporcionar un aparato de ensayo medioambiental que elimina la
acumulación de humedad dentro de los vibradores.
Otro objeto más de esta invención es
proporcionar un aparato de ensayo medioambiental que tenga un
funcionamiento sencillo y eficaz, y que sea menos caro de fabricar
que ciertos aparatos de ensayo anteriores.
Este y otros objetos de la invención se
clarificarán mediante las descripciones de la invención y ciertas
realizaciones preferidas.
Según la presente invención, se proporciona un
aparato de ensayo para probar un dispositivo fabricado (producto).
El aparato de ensayo incluye una cabina de ensayo que define una
cámara de ensayo y un compartimento vibrador. Una mesa vibratoria
tiene una superficie superior que se comunica con la cámara de
ensayo y una superficie inferior. Una pluralidad de vibradores está
conectada operativamente con la superficie inferior de la mesa de
vibración y están dispuestos en la cámara de vibración. Se
proporciona una estructura de control climático para controlar el
ambiente en el compartimento vibrador.
La estructura de control climático incluye un
elemento de calentamiento que se comunica con el compartimento
vibrador para calentar el compartimento vibrador hasta un nivel
predeterminado. Además, la estructura de control climático incluye
un elemento de enfriamiento que se comunica con el compartimento
vibrador para enfriar el compartimento vibrador hasta un nivel
predeterminado. Un sensor de temperatura está posicionado dentro del
compartimento vibrador para detectar la temperatura dentro del
mismo. Un controlador está conectado operativamente al sensor de
temperatura y a los elementos de calentamiento y enfriamiento. El
controlador controla el calentamiento y el enfriamiento del
compartimento vibrador como respuesta a la temperatura detectada por
el sensor de temperatura. El compartimento vibrador no está
comunicado con el aire ambiental del exterior de la cabina de
ensayo.
La figura 1 es una vista esquemática de un
aparato de ensayo medioambiental que es una realización preferida
de la invención, tiene las características referidas anteriormente y
proporciona las ventajas expuestas anteriormente.
En referencia a la figura 1, un aparato de
ensayo medioambiental según la invención está designado
generalmente por el número de referencia 10.
El aparato de ensayo 10 está definido por
paredes laterales 12 y 14, paredes superiores e inferiores 16 y 18
y una pared posterior (no mostrada). Las superficies internas 20 y
22 de las paredes laterales 12 y 14, respectivamente, y la
superficie interna 24 de la pared superior 16 definen parcialmente
una cámara de ensayo medioambiental 26 dentro del aparato de ensayo
10. Las superficies internas 20 y 22 de las paredes internas 12 y
14, respectivamente, y la superficie interna 28 de la pared inferior
18 definen parcialmente un compartimento vibrador 30 dentro del
aparato de ensayo 10. Como es convencional, se proporciona una
puerta o puertas (no mostrado) para acceder al interior de la
cámara de ensayo medioambiental 26 y el compartimento vibrador 30.
Se indica que, sin embargo, las paredes laterales 12 y 14 y la pared
posterior (no mostrada) no tiene aberturas como orificios de
ventilación, rejillas o similares, para prevenir la comunicación
entre el compartimento vibrador 30 y el aire ambiental del exterior
del aparato de ensayo 10, por los motivos descritos a
continuación.
El elemento de calentamiento 32 está montado en
la superficie interna 24 de la pared superior 16 para que se
comunique con el interior de la cámara de ensayo medioambiental 26.
Además, el elemento de calentamiento 32 está conectado de forma
operativa al controlador 38 mediante la línea 33.
El elemento de enfriamiento 34 también está
montado en la superficie interna 24 de la pared superior 16 para
que se comunique con la cámara de ensayo medioambiental 26. El
elemento de enfriamiento 34 está conectado operativamente al
controlador 38 a través de la línea 35. Como es convencional, el
elemento de calentamiento 32 se proporciona en la cámara de ensayo
medioambiental 26 a un nivel deseado por el usuario para probar la
fiabilidad y el comportamiento de un dispositivo fabricado 36
posicionado dentro de la cámara de ensayo medioambiental 26. El
elemento de enfriamiento 34 se proporciona para enfriar la cámara de
ensayo medioambiental 26 a una temperatura que desea el usuario
para probar la fiabilidad y comportamiento de un dispositivo
fabricado 36. El sensor de temperatura 40 está posicionado dentro
de la cámara de ensayo medioambiental 26 y está conectado
operativamente a un controlador 38 mediante la línea 41 para
permitir que el controlador 38 supervise la temperatura dentro de
la cámara de ensayo medioambiental 26. El controlador 38 controla la
activación del elemento de calentamiento 32 y el elemento de
enfriamiento 34 como respuesta a la temperatura detectada dentro de
la cámara de ensayo medioambiental 26 por el sensor de temperatura
40, para variar las condiciones climáticas provistas dentro de la
cámara de ensayo medioambiental 26 a los niveles deseados por el
usuario.
El aparato de ensayo 10 incluye también una mesa
de vibración 44 que tiene una superficie superior que se comunica
con (está expuesta a) la cámara de ensayo medioambiental 26 y una
superficie inferior 48 dirigida hacia el compartimento vibrador 30.
Una pestaña 50 depende de la periferia exterior de la mesa de
vibración 44. La pestaña 50 incluye una superficie exterior 52
dirigida hacia las superficies internas 20 y 22 de las paredes
laterales 12 y 14, respectivamente. Las juntas 54 y 56 están fijadas
a la superficie correspondiente 20 y 22, respectivamente, de las
paredes laterales 12 y 14, respectivamente, para estar alineadas con
la superficie externa 52 de la pestaña 50. Las juntas 54 y 56 se
proporcionan para aislar medioambientalmente el compartimento
vibrador 30 de la cámara de ensayo medioambiental 26 dentro del
aparato de ensayo medioambiental 10.
Una pluralidad de vibradores 58 se extiende
entre la superficie inferior 48 de la mesa de vibración 44 y los
soportes correspondientes 60 dentro del interior del compartimento
vibrador 30. Se puede apreciar que los vibradores 58 se pueden
montar en la superficie inferior 48 de la mesa de vibración 44 de
cualquier forma adecuada, en cualquiera de varias localizaciones, y
en cualquier ángulo o ángulos en la superficie inferior 48 del
mismo. Como es convencional, los vibradores 58 se proporcionan para
que vibre la mesa de vibración 44 y, por tanto, el dispositivo de
fabricación 36 durante el ensayo. Los vibradores 58 pueden tomar la
forma del vibrador descrito en su totalidad en la patente de
Estados unidos n.° 6.044.709 (Briggs et al.), cedida al
cesionario de la presente invención e incorporada aquí como
referencia. Se puede apreciar que se pueden utilizar otras
construcciones de vibradores sin apartarse del ámbito de la presente
invención.
El elemento de calentamiento 62 está conectado a
la superficie interna 28 de la pared inferior 18 y está comunicado
con el compartimento vibrador 30. El elemento de calentamiento 62
está conectado operativamente al controlador 38 a través de la
línea 64. Además, el elemento de enfriamiento 66 está conectado con
la superficie interna 28 de la pared inferior 18 del aparato de
ensayo 10 y está comunicado con el compartimento vibrador 30. El
elemento de enfriamiento 66 está conectado operativamente al
controlador a través de la línea 68. El sensor de temperatura 70
está posicionado dentro del compartimento vibrador 30 en el aparato
de ensayo 10 y está conectado operativamente al controlador 38 a
través de la línea 72.
En funcionamiento, el dispositivo fabricado o
producto 36 está conectado firmemente a la superficie superior 46
de la mesa de vibración 44. Los vibradores 58 hacen vibrar la mesa
de vibración 44 de forma convencional. El elemento de calentamiento
32 y el elemento de enfriamiento 34 aumentan y bajan la temperatura
de la cámara de ensayo medioambiental 26 para probar el dispositivo
fabricado 36 con diferentes condiciones climáticas. El sensor de
temperatura 40 permite que el controlador 38 supervise la
temperatura dentro de la cámara de ensayo medioambiental 26 de tal
modo que el controlador 38 activa selectivamente el elemento de
calentamiento 32 y/o el elemento de enfriamiento para proporcionar
la temperatura que desea el usuario en la cámara de ensayo
medioambien-
tal 26.
tal 26.
Además, el sensor de temperatura 70 permite al
controlador 38 supervisar la temperatura dentro del compartimento
vibrador 30. El controlador 38 activa selectivamente el elemento de
calentamiento 62 y/o el elemento de enfriamiento 66 como respuesta
a la temperatura detectada por el sensor de temperatura 70 para
mantener la temperatura dentro del compartimento vibrador 30 a un
nivel generalmente constante para garantizar el mejor rendimiento y
vida útil de los vibradores 58.
Como se ha descrito, el compartimento vibrador
30 está aislado del aire ambiental del exterior del aparato de
ensayo 10. Así se reduce el ruido generado por el aparato de ensayo
10, ya que una porción substancial de dicho ruido se capta dentro
del aparato de ensayo 10. Además, como el compartimento vibrador 30
no se comunica con el aire ambiental exterior, se previene que
materia particulada y humedad entren en el compartimento vibrador
30.
Se puede apreciar que las posiciones del
elemento de calentamiento 32 y el elemento de enfriamiento 34 puede
variar. Sin embargo, el elemento de calentamiento 32 y el elemento
de enfriamiento 34 se deben comunicar con el interior de la cámara
de ensayo medioambiental 26. De forma similar, las posiciones del
elemento de calentamiento 62 y el elemento de enfriamiento 66 se
pueden variar. Sin embargo, el elemento de calentamiento 62 y el
elemento de enfriamiento 66 deben estar comunicados con el interior
del compartimento vibrador 30.
Además, aunque el controlador 38 está
representado por una sola unidad, se puede apreciar que se pueden
utilizar múltiples controladores sin desviarse del ámbito de la
presente invención.
Mientras que la invención se ha descrito
mediante una realización específica y aplicaciones de la misma,
resulta obvio que aquellos especialistas en la materia pueden
realizar numerosas modificaciones y cambios en la misma sin
apartarse del ámbito de la invención. Del mismo modo, el ámbito de
la invención solo está limitado por las reivindicaciones
adjuntas.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad al
respecto.
\bullet US 5804732 A, Wetzel [0004]
\bullet US 5540109 A, Hobbs [0007]
\bullet US 3049913 A, Hunt [0008]
\bullet JP 60042937 U [0009]
\bullet US 6044709 A, Briggs [0023]
Claims (8)
1. Aparato de ensayo de producto (10) con una
cabina de ensayo, una cámara de ensayo (26), un compartimento
vibrador (30) que incluye una pluralidad de vibradores (58) en el
mismo y una mesa de vibración (44) con una superficie inferior (48)
conectada operativamente a los vibradores (48),
teniendo la cabina de ensayo paredes laterales
circundantes (12, 14) que definen tanto la cámara de ensayo (26)
como el compartimento vibrador (30);
extendiéndose la mesa de vibración (44) en la
cabina de ensayo en un acoplamiento sellado con las paredes
laterales circundantes (12, 14) y teniendo una superficie superior
(46) orientada hacia la cámara de ensayo (26) y una superficie
inferior (48) orientada hacia el compartimento vibrador (30), para
aislar medioambientalmente el compartimento vibrador (30) de la
cámara de ensayo (26) dentro del aparato de ensayo (10);
caracterizado por
una estructura de control climático (62, 66)
contenida dentro del compartimento vibrador (30) para controlar el
medioambiente en la misma.
2. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación
1, en el que la estructura de control climático incluye un elemento
de calentamiento (62) que se comunica con el compartimento vibrador
(30) para calentar el compartimento vibrador (30) hasta un nivel
predeterminado.
3. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación
1, en el que la estructura de control climático incluye un elemento
de enfriamiento (66) que se comunica con el compartimento vibrador
(30) para enfriar el compartimento vibrador (30) hasta un nivel
predeterminado.
4. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación
1, en el que la estructura de control climático (62, 66) incluye un
sistema de calentamiento y enfriamiento que se comunica con el
compartimento vibrador (30), el sistema de calentamiento y
enfriamiento manteniendo la temperatura en el compartimento vibrador
(30) a un nivel predeterminado.
5. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación
4, en el que la estructura de control climático (62, 66) incluye un
sensor de temperatura (70) dentro del compartimento vibrador (30)
para detectar la temperatura en el mismo.
6. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación
5, en el que la estructura de control climático (62, 66) incluye un
controlador (38) conectado operativamente al sensor de temperatura
(70) y al sistema de calentamiento y enfriamiento, controlando el
controlador (38) el sistema de calentamiento y enfriamiento como
respuesta a la temperatura detectada por el sensor de temperatura
(70).
7. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación
1, en el que el compartimento vibrador (30) no está comunicado con
el aire ambiental del exterior de la cabina de ensayo.
8. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación
1, en el que la estructura de control climático (62, 66) controla
el ambiente dentro de la cámara de ensayo (26) y en el que la
estructura de control climático (62, 66) incluye un primer sistema
de calentamiento y enfriamiento que se comunica con el compartimento
vibrador (30) para mantener la temperatura del compartimento
vibrador (30) a un nivel predeterminado, y un segundo sistema de
calentamiento y enfriamiento que se comunica con la cámara de ensayo
(26) para variar la temperatura en la cámara de ensayo (26) a un
nivel predeterminado.
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