ES2349205B1 - Actuador hidraulico. - Google Patents
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Abstract
Actuador hidráulico.
El objeto de la presente invención consiste en
un actuador hidráulico en el que la energía que impulsa el actuador
es tomada a partir de una toma de presión. Un primer ejemplo de
realización de la invención establece un posicionamiento del
actuador en función de la presión de la toma de entrada. Un segundo
ejemplo de realización de la invención incorpora adicionalmente una
salida de descarga que permite emplear el actuador como actuador de
doble acción por ejemplo para la apertura y cierre de una
válvula.
Description
Actuador hidráulico.
\global\parskip0.950000\baselineskip
El objeto de la presente invención consiste en
un actuador hidráulico en el que la energía que impulsa el actuador
es tomada a partir de una toma de presión.
Un primer ejemplo de realización de la invención
establece un posicionamiento del actuador en función de la presión
de la toma de entrada.
Un segundo ejemplo de realización de la
invención incorpora adicionalmente una salida de descarga que
permite emplear el actuador como actuador de doble acción por
ejemplo para la apertura y cierre de una válvula.
Es habitual el uso de actuadores en hidráulica
en los que a través de una fuente externa de energía como puede ser
una conexión a la red eléctrica se consigue una fuerza de actuación
haciendo uso de un motoreductor u otro elemento que transforma esta
energía en el trabajo requerido para desplazar el eje del
actuador.
Además de esta fuerza principal que se consigue
de la fuente exterior de energía, es posible hacer uso de otros
componentes como sensores y medios de control eléctrico o
electrónico que determinan el funcionamiento global del
actuador.
En el caso de las válvulas hidráulicas, estas
pueden estar situadas en lugares distantes de la red eléctrica por
lo que los actuadores o bien deben ser manuales, o bien es
necesario desplazar una fuente de energía (como un generador) hasta
el lugar donde se encuentra la válvula para moverla.
La presente invención supera este inconveniente
haciendo uso de la energía que puede aportar la presión del fluido a
regular.
La presente invención hace uso del salto de
presión que se establece desde una toma de presión hasta o bien la
atmósfera, o bien hasta un valor determinado en el interior del
dispositivo actuador que se precisará más adelante.
Este salto energético permite mover el actuador
siempre haciendo uso de medios de control adecuados que pueden ser
manuales o eléctricos.
Un primer aspecto de la invención consiste en un
actuador cuyo movimiento se produce por un cilindro con un pistón de
doble cámara con capacidad de actuación en ambos sentidos.
Existe un primer fluido y un segundo fluido que
denominaremos de impulsión que son los que entran en las cámaras
situadas a uno y otro lado del pistón. Dependiendo de la presión
relativa entre uno y otro fluido el pistón se moverá en uno u otro
sentido.
El dispositivo de la invención incorpora además
dos depósitos cada uno de los cuales incorpora internamente una
cavidad expandible. Esta cavidad expandible por ejemplo puede ser
una vejiga.
Este depósito por lo tanto tiene dos cavidades,
la externa a la vejiga que puede alojar un fluido que denominaremos
de presión; y, otra interna a la vejiga que estará ocupada por otro
fluido que será en todos casos un fluido de impulsión.
El fluido de presión dentro del depósito, o bien
está confinado porque no tiene salida al exterior; o bien, mediante
una entrada o salida puede estar comunicado con el exterior.
En el primer caso, las variaciones del volumen
se deben a la capacidad de compresibilidad del fluido.
En el segundo caso, aunque puede haber efectos
de compresibilidad, las variaciones de volumen se deben
principalmente a la entrada o salida del fluido de presión.
En cualquier caso, las variaciones de volumen
estarán en correspondencia con las variaciones de volumen de la
vejiga.
La configuración esencial establece por lo tanto
un cilindro con un pistón de doble cámara y doble actuación y dos
depósitos como los descritos.
En estos depósitos, se establece una
comunicación entre la vejiga y una de las cámaras del cilindro. La
otra cámara del cilindro es para la otra vejiga.
\global\parskip1.000000\baselineskip
En un primer ejemplo de realización, un depósito
tiene la cavidad interna conectada a una toma de presión y el otro
depósito no tiene conexión al exterior haciendo uso de un gas
compresible como fluido de presión.
Con esta configuración, cuando se incrementa la
presión de la toma, el fluido de presión de la toma entra en el
primer depósito desplazando el volumen de la cavidad expandible. En
este caso, el fluido de impulsión que hay dentro de la cavidad
expandible se ve desplazado entrando en la cámara del cilindro
moviendo el pistón a costa de reducir el volumen de la otra cámara
del pistón.
Como esta segunda cámara del pistón tiene un
segundo fluido de impulsión, la reducción del volumen hace que se
desplace expandiendo la cavidad del segundo depósito. Esta
expansión es posible por la presencia de un gas de presión
compresible en el depósito que verá reducido su volumen
específico.
El conjunto de desplazamientos de cada uno de
los fluidos se lleva a cabo hasta que se produce un equilibrio de
fuerzas de presión más la fuerza externa que pudiese estar actuando
en el vástago del cilindro actuador.
Un segundo ejemplo incluirá una segunda toma de
presión en el segundo depósito. Esta toma preferentemente es una
toma de descarga a presión atmosférica estableciendo un salto de
presión que permite desplazar el pistón hasta el final del recorrido
gracias a la energía extraída del primer fluido de presión.
Intercambiado con un juego de válvulas, con una
y otra toma se consigue el mismo efecto de actuación hasta el final
del recorrido, y si es necesario, en sentido contrario.
El posicionamiento final del vástago en el
primer caso, el que corresponde a la configuración que comprende
principalmente los elementos esenciales, es función de la presión
de la toma de presión pudiendo actuar dentro de un regulador.
El posicionamiento final del vástago en el
segundo caso está determinado a voluntad independientemente del
valor de la presión de la toma y permite por ejemplo abrir y cerrar
una válvula de paso sin necesidad de una fuente externa de energía
como puede ser una red eléctrica.
Si el control de las válvulas se lleva a cabo
con un actuador comandado eléctricamente, este control no requiere
de una potencia tan elevada como la de la actuación sobre la válvula
y por lo tanto puede ser energizado por ejemplo por unas pequeñas
baterías.
Se complementa la presente memoria descriptiva,
con un juego de planos, ilustrativos del ejemplo preferente y nunca
limitativos de la invención.
La figura 1 muestra un esquema de la invención
según un primer ejemplo de realización. La invención según este
esquema es utilizable como regulador de presión.
La figura 2 muestra el mismo esquema de la
figura 1 donde se visualiza la situación tanto de las cavidades
expandibles como del conjunto pistón-vástago tras
incrementar la presión en la toma de entrada.
Las figuras 3 y 4 muestran un segundo ejemplo de
realización en dos posiciones opuestas dadas por la expansión de
una u otra cavidad para dar lugar al desplazamiento en uno u otro
sentido del pistón.
El primer ejemplo de dispositivo según la
presente invención consiste en un dispositivo actuador hidráulico
que comprende:
- \bullet
- un primer (2) y segundo (3) depósitos cerrados que incorporan internamente una cavidad (2.1, 3.1) expandible donde el interior del primer (2) y segundo (3) depósito es estanco respecto al interior de cada cavidad (2.1, 3.1) expandible,
- \bullet
- un cilindro (1) con un vástago (1.2) desplazable mediante un pistón (1.1) interno donde este pistón (1.1) define una primera (1.3) y una segunda (1.4) cámara independientes entre sí,
- \bullet
- un primer (4) racor comunicando el interior de la cavidad (2.1) expandible del primer (2) depósito con la primera cámara (1.3) del cilindro (1) para el paso de un primer (7) fluido de impulsión; y, un segundo (5) racor comunicando el interior de la cavidad (3.1) expandible del segundo (3) depósito con la segunda cámara (1.4) del cilindro (1) para el paso de un segundo (9) fluido de impulsión;
- \bullet
- al menos una entrada de un primer fluido (6) a presión al interior del primer (2) depósito.
\newpage
\global\parskip0.900000\baselineskip
En este primer ejemplo de realización se ha
considerado que:
- \bullet
- el primer (6) fluido de presión es agua,
- \bullet
- hay un segundo (8) fluido de presión que se encuentra rellenando el segundo (3) depósito y que es aire y por lo tanto un gas compresible,
- \bullet
- el primer (7) fluido de impulsión y el segundo (9) fluido de impulsión son aceite.
Con esta configuración, la entrada o salida de
fluido de presión (6) a través de la toma de presión da lugar a un
desplazamiento en uno u otro sentido del pistón (1.1) y por lo
tanto del vástago (1.2).
La entrada del primer fluido (6) a presión en el
interior del primer (2) depósito causa la compresión de su cavidad
(2.1) expandible desplazando el primer (7) fluido de impulsión a
través del primer (4) racor de conexión hasta la primera (1.3)
cámara del cilindro (1), desplazando el pistón (1.1) y su vástago
(1.2) a costa de provocar la salida del segundo (9) fluido de
impulsión desde la segunda (1.4) cámara hasta el interior de la
cavidad (3.1) expandible del segundo (3) depósito provocando su
expansión. Esta expansión de la cavidad (3.1) expandible es gracias
a la compresión del gas tomado como segundo (8) fluido de
presión.
En sentido contrario, la recuperación de la
cavidad (3.1) expandible del segundo (3) depósito causa el
desplazamiento del segundo (9) fluido de impulsión hasta la segunda
(1.4) cámara del cilindro (1) a través del segundo (5) racor
desplazando el pistón (1.1) y su vástago (1.2) en sentido inverso,
ahora a costa de desplazar también el primer (7) fluido de
impulsión situado en la primera (1.3) cámara del cilindro (1) hasta
la cavidad (2.1) de expansión del primer (2) depósito a través del
primer (4) racor, expandiendo esta cavidad (2.1) de este primer (2)
depósito desplazando al primer (6) fluido de presión forzando su
salida.
Aunque se dice que hay un primer (4) y un
segundo (5) racor, se entiende que es válido cualquier medio de
comunicación o conducto para fluidos.
Si bien en la figura 1 las dos cavidades (2.1,
3.1) expandibles se encuentran con el mismo grado de expansión, un
incremento de presión en la toma de entrada da lugar a la situación
mostrada en la figura 2 con una cavidad (2.1) expandible del primer
(2) depósito comprimida respecto a las cavidad (3.1) expandible del
segundo (3) depósito.
Con este ejemplo de realización se obtiene un
actuador que da lugar a un posicionamiento (x) del vástago en
función de la presión (p) de la toma; y por supuesto, del valor de
la presión (p_{0}) de referencia del gas compresible situado en el
segundo (3) depósito. Esta relación de dependencia funcional se
puede expresar matemáticamente como x=x(p,p_{0}).
En el segundo ejemplo mostrado en las figuras 3
y 4 el dispositivo permite la actuación con desplazamientos según
uno y otro sentido de la variable "x" del vástago (1.2).
En este caso se ha utilizado una configuración
simétrica en el que ambos depósitos (2, 3) tienen una toma propia
del exterior.
A través de cada uno de los depósitos, la
entrada de fluido (6, 8) de presión en un depósito (2, 3) o en otro
dará lugar al desplazamiento del pistón (1.1) en uno u otro
sentido.
Si se parte de una toma general de presión con
un valor de la presión superior a la atmosférica y una toma de
descarga, por ejemplo a presión atmosférica, y que puede servir como
descarga, entonces el desplazamiento en un sentido se debe a que la
toma de presión da lugar al llenado del depósito (2, 3) con el que
se conecta.
En este caso, se hace uso de dos válvulas (10,
11) de tres vías que comunican o bien la toma de presión general con
el primer (2) depósito y la de descarga con el segundo (3) depósito;
o al revés, la toma de presión general con el segundo (3) depósito y
la de descarga con el primer (2) depósito.
Cada modo de comunicar las tomas de entrada da
lugar al desplazamiento en un sentido del pistón (1.1) y por lo
tanto del vástago (1.2).
El control sobre las válvulas (10, 11) de tres
vías permite desplazar en un sentido o en otro, según voluntad, el
vástago (1.2) del actuador haciendo uso de la energía que proviene
del fluido de presión por estar a una presión distinta a la de
descarga.
El cambio de las válvulas (10, 11) puede ser
llevado a cabo o bien manualmente o bien comandado por unos medios
de control eléctricos.
- 1.
- Esta segunda configuración permite que el vástago (1.2) sea acoplado a una válvula para llevar a cabo su apertura o cierre valiéndose de la presión del fluido que circular por el conducto a cerrar o abrir sin más que disponer de un punto de descarga. En esta descarga únicamente saldrá por la toma de descarga el volumen de fluido requerido para desplazar el pistón (1.1).
Claims (11)
1. Dispositivo actuador hidráulico
caracterizado porque comprende:
- \bullet
- un primer (2) y segundo (3) depósitos cerrados que incorporan internamente una cavidad (2.1, 3.1) expandible donde el interior del primer (2) y segundo (3) depósito es estanco respecto al interior de cada cavidad (2.1, 3.1) expandible,
- \bullet
- un cilindro (1) con un vástago (1.2) desplazable mediante un pistón (1.1) interno donde este pistón (1.1) define una primera (1.3) y una segunda (1.4) cámara independientes entre sí,
- \bullet
- un primer (4) conducto comunicando el interior de la cavidad (2.1) expandible del primer (2) depósito con la primera cámara (1.3) del cilindro (1) para el paso de un primer (7) fluido de impulsión; y, un segundo (5) conducto comunicando el interior de la cavidad (3.1) expandible del segundo (3) depósito con la segunda cámara (1.4) del cilindro (1) para el paso de un segundo (9) fluido de impulsión;
- \bullet
- al menos una entrada de un primer fluido (6) a presión al interior del primer (2) depósito,
donde
- \bullet
- la entrada del primer fluido (6) a presión en el interior del primer (2) depósito causa la compresión de su cavidad (2.1) expandible desplazando el primer (7) fluido de impulsión a través del primer (4) conducto de conexión hasta la primera (1.3) cámara del cilindro (1), desplazando el pistón (1.1) y su vástago (1.2) a costa de provocar la salida del segundo (9) fluido de impulsión desde la segunda (1.4) cámara hasta el interior de la cavidad (3.1) expandible del segundo (3) depósito provocando su expansión; y en sentido contrario,
- \bullet
- la recuperación de la cavidad (3.1) expandible del segundo (3) depósito causa el desplazamiento del segundo (9) fluido de impulsión hasta la segunda (1.4) cámara del cilindro (1) a través del segundo (5) conducto desplazando el pistón (1.1) y su vástago (1.2) en sentido inverso, ahora a costa de desplazar también el primer (7) fluido de impulsión situado en la primera (1.3) cámara del cilindro (1) hasta la cavidad (2.1) de expansión del primer (2) depósito a través del primer (4) conducto, expandiendo a esta cavidad (2.1) de este primer depósito desplazando al primer (6) fluido de presión forzando su salida.
2. Dispositivo actuador hidráulico según la
reivindicación 1 caracterizado porque el segundo (3) depósito
contiene un segundo (8) fluido de presión que es compresible de tal
modo que la expansión de su cavidad (3.1) expandible provocada por
la entrada del primer (6) fluido de presión se produce a costa de
la variación del volumen específico del segundo (8) fluido de
presión.
3. Dispositivo actuador hidráulico según la
reivindicación 1 caracterizado porque el segundo (3) depósito
dispone de una entrada de un segundo (8) fluido de presión.
4. Dispositivo actuador hidráulico según la
reivindicación 3 caracterizado porque la entrada al primer
(2) depósito está comunicada con una toma de presión y la entrada al
segundo (3) depósito está comunicada con una toma de descarga dando
lugar al desplazamiento en un sentido del conjunto pistón (1.1)
vástago (1.2).
5. Dispositivo actuador hidráulico según la
reivindicación 4 caracterizado porque entre las tomas de
presión y descarga se sitúan dos válvulas (10, 11) de tres vías de
tal modo que es posible intercambiar la conexión de la toma de
carga y de descarga entre el primer (2) y segundo (2) depósito.
6. Dispositivo actuador hidráulico según la
reivindicación 5 caracterizado porque las válvulas (10, 11)
de tres vías están accionadas por un actuador (12).
7. Dispositivo actuador hidráulico según la
reivindicación 1 caracterizado porque el primer (7) fluido de
impulsión, o el segundo (9) fluido de impulsión, o ambos son
aceite.
8. Dispositivo actuador hidráulico según la
reivindicación 1 caracterizado porque el primer (6) fluido de
presión es agua.
9. Dispositivo actuador hidráulico según la
reivindicación 2 caracterizado porque el segundo (6) fluido
de presión es aire.
10. Dispositivo actuador hidráulico según la
reivindicación 3 caracterizado porque el segundo (6) fluido
de presión es agua.
11. Dispositivo actuador hidráulico según las
reivindicaciones 1 y 2 hasta la 10 caracterizado porque el
vástago (1.2) está vinculado con una válvula sobre la que se lleva a
cabo la actuación.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200702461A ES2349205B1 (es) | 2007-09-17 | 2007-09-17 | Actuador hidraulico. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES200702461A ES2349205B1 (es) | 2007-09-17 | 2007-09-17 | Actuador hidraulico. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2349205A1 ES2349205A1 (es) | 2010-12-29 |
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| FR819848A (fr) * | 1936-06-30 | 1937-10-27 | Perfectionnements aux valves d'extraction | |
| US2320886A (en) * | 1941-05-24 | 1943-06-01 | Kieley And Mueller Inc | Reducing valve |
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2007
- 2007-09-17 ES ES200702461A patent/ES2349205B1/es active Active
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Legal Events
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