ES2355995B1 - Primera adición a la patente p200200553 por: banco de ensayo híbrido, para validación y cualificación de actuadores hidráulicos de gran capacidad. - Google Patents
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Abstract
Primera adición a la patente P200200553 por banca de ensayos híbrido para validación y cualificación de actuadores hidráulicos de gran capacidad, empleado para realizar ensayos de durabilidad, pulsas de presión de fatiga, cargas estáticas, pruebas de presión y pruebas funcionales a alta y baja temperatura.#En él se pueden realizar las pruebas de durabilidad simulando situaciones de trabajo reales; permite reproducir tanto la cinemática del actuador como las condiciones de temperatura y las cargas antagónicas que se producen realmente, mediante un actuador de carga realimentada; incorpora sistemas auxiliares para probar los actuadores en situaciones de presiones y carga máximas, pudiéndose emplear cualquier tipo de fluido hidráulico, y está concebido para adaptarlo a actuadores hidráulicos de entre 0,15 y 4 metros, intercambiando únicamente los útiles que simulan su cinemática.#Este mismo sistema se emplea para realizar los ensayos de pulsos de presión de fatiga, pudiéndose así simular ensayos con complejos espectros de cargas de presión en el actuador.
Description
Primera adición a la patente nº P 200200553 por: “Banco de ensayos híbrido, para validación y cualificación de actuadores hidráulicos de gran capacidad”.
La patente principal P200200553 se refiere a un banco de ensayos híbrido para validación y cualificación de actuadores hidráulicos de gran capacidad, utilizado para la realización de ensayos de durabilidad, de carga y de impulsos de fatiga de actuadores hidráulicos de gran capacidad.
El objeto de la presente adición es un banco de ensayos híbrido para validación y cualificación de actuadores hidráulicos de gran capacidad, utilizado para la realización de ensayos de durabilidad, pulsos de presión de fatiga, cargas estáticas, pruebas de presión y pruebas funcionales a alta y baja temperatura de actuadores hidráulicos de gran capacidad.
El banco de ensayos, según la patente principal, permite reproducir tanto la cinemática del actuador como las condiciones de temperatura, los perfiles de presión y las cargas antagónicas que se producen en su vida real mediante un actuador realimentado, e incorpora sistemas auxiliares para la prueba de los actuadores en situaciones de presiones máximas, pudiéndose emplear cualquier tipo de fluido hidráulico.
El banco de ensayos, según la presente adición, incorpora sistemas auxiliares para la prueba de los actuadores en situaciones de presiones y cargas máximas, pudiéndose emplear cualquier tipo de fluido hidráulico.
Este mismo sistema se emplea para la realización de los ensayos de pulsos de presión de fatiga, pudiéndose así simular ensayos con complejos espectros de cargas de presión en el actuador.
Este banco de ensayos está concebido para poder ser adaptarlo a actuadores hidráulicos de cualquier tamaño (desde 15 cm hasta 4 metros), intercambiando únicamente los útiles que simulan su cinemática.
La aplicación prioritaria del banco de ensayos híbrido para validación y cualificación de actuadores hidráulicos de gran capacidad objeto de la invención se encuentra en las pruebas que se requieren para los actuadores hidráulicos empleados en sectores como la aeronáutica. Presenta una solución completa para las pruebas de aceptación y certificación de los actuadores de gran capacidad aunque su gran versatilidad permite su utilización en otros componentes hidráulicos de este u otros sectores.
La aplicación principal de estos bancos es la realización de los ensayos de certificación (requisito indispensable para la obtención de certificados de aeronavegabilidad) de los actuadores hidráulicos utilizados en la retracción y extensión en los trenes de aterrizaje de aeronaves y de los actuadores utilizados para la apertura y cierre de las puertas de rampa carga. A pesar de estar concebidos para realizar ensayos sobre actuadores hidráulicos, estos bancos son fácilmente adaptables a otros tipo de componentes hidráulicos como pueden ser bloques de válvulas o canalizaciones. Sólo sería necesario cambiar las condiciones de contorno de cada componente y modificar los valores de carga, presión y fluido hidráulico de la instalación.
Una importante limitación de este tipo de instalaciones reside en las temperaturas de trabajo, donde el rango de funcionamiento es muy reducido, y no siendo compatible para altas y bajas temperaturas a la vez.
Según la presente adición, el control del actuador de cargas antagónicas se realiza mediante lazo cerrado con un control de fuerza en función del desplazamiento. Es decir, permite aplicar la carga requerida en tracción o compresión sobre el actuador hidráulico objeto de ensayo en función de su carrera, según los requerimientos de funcionamiento.
Esta bancada permite también la fijación del actuador en cualquier posición de la carrera (habitualmente unos milímetros antes de la máxima retracción y de la máxima extensión) para poder realizar las pruebas estáticas de carga límite y última y las pruebas de presión de prueba y de rotura.
Según la presente adición, en los ensayos de durabilidad se utilizan dos convertidores externos conectado cada uno de ellos a una de las cámaras del actuador hidráulico de ensayo. Mediante estos convertidores se realiza la transformación de la presión hidráulica de la línea convencional a presión del fluido hidráulico empleado por el actuador objeto de ensayo. Dichos convertidores se diseñan de tal forma que la relación de áreas de las cámaras permiten multiplicar
o dividir la presión de la línea para obtener la requerida en el ensayo. Para realizar un ajuste más exacto de la presión se utiliza una limitadora de presión en la línea.
Un sistema de electroválvulas permite tener las dos líneas conectadas tanto a presión como a retorno. Este sistema es el encargado de alimentar las cámaras del actuador a ensayar, tanto en aportación de caudal a presión como en evacuación a retorno.
El comando de estas electroválvulas permite reproducir los perfiles de presión de ambas cámaras durante los recorridos de extensión y retracción del actuador hidráulico de ensayo.
Para conseguir un control del caudal (velocidad de extensión y retracción del actuador hidráulico) en función de la presión hidráulica, se dispone de un transductor de presión y dos reguladores de caudal en cada una de las líneas. Estos transductores de presión también permite realizar una medición en tiempo real de las presiones.
Para la realización de estos ensayos se dispone de un habitáculo acondicionado en temperatura donde se encuentra el actuador hidráulico para poder realizar los ensayos a las condiciones ambientales (alta y baja temperatura) exigidas. Los equipos de medida utilizados se colocarán fuera de dicho habitáculo para que la medida no se vea afectada por los cambios de temperatura.
Para conseguir realizar los ciclos de durabilidad a las condiciones de ambientales especificadas, se dispone de un sensor de temperatura (PT100) que mide la temperatura del aceite hidráulico que mueve el actuador hidráulico. Debido al movimiento se produce el calentamiento del aceite por lo que una vez superado el límite superior de temperatura el ensayo se detiene hasta que vuelve a bajar la temperatura y se reanuda el ensayo automáticamente.
En las líneas de alimentación se han incorporado unos intercambiadores de calor para permitir que en los ensayos en los que se requiera acondicionamiento de temperatura esta se mantenga tanto en el ambiente como en el fluido hidráulico que alimenta al actuador de ensayo.
Para los ensayos estáticos de carga y presión y pulsos de presión de fatiga se emplean dos cilindros multiplicadores que convierten en presión la fuerza ejercida sobre ellos por dos actuadores hidráulicos que trabajan alimentados por la red hidráulica convencional. El control de estos actuadores se realiza mediante lazo cerrado con un control de la presión de cada línea en función del tiempo.
Estos actuadores ejercen fuerzas de hasta 10 Tn que aplicadas sobre los multiplicadores son capaces de generar presiones de hasta 1000 bar debido a su pistón de pequeña área. El control por presión realizado sobre los actuadores de aplicación de fuerza permite realizar ciclos de fatiga de presión según perfiles complejos acordes con los planes de ensayo requeridos.
Transductores de presión situados en las líneas de salida de los multiplicadores permiten medir y controlar las presiones exactas que están siendo aplicadas en ambas cámaras del actuador de ensayo.
Para cumplir con todos los requisitos de ensayo se han diseñado dos tipos de anclaje del actuador hidráulico diferente. Ambos han sido diseñadas para permitir la ubicación de una célula de carga que permita obtener la fuerza que para una determinada presión esta ejerciendo el actuador de ensayo:
Anclaje tipo 1: La célula de carga está rotulada en los extremos y un sistema de guías permite que la deformación del actuador hidráulico sea mínima y de manera lineal.
Anclaje tipo 2: El actuador hidráulico se monta sobre unas chapas empotradas en la bancada principal que permiten un desplazamiento controlado del actuador hidráulico. La célula de carga se monta sobre una de estas chapas. El objetivo de estas deformaciones muy bien controladas de las chapas es la de reproducir el par torsor que se genera en las rótulas del actuador hidráulico.
La ventaja del banco de ensayos de esta adición respecto al de la patente principal es que es capaz de adaptarse a actuadores hidráulicos con longitudes muy diferentes con sólo variar la posición de los cabezales e incluir su cinemática y condiciones de contorno.
Para la mejor comprensión de cuanto queda descrito en la presente memoria, se acompañan unos dibujos en los que, tan solo a título de ejemplo, se representan casos prácticos de realización para los diferentes tipos de anclaje:
Figura 1A: Ensayos de durabilidad con el actuador de ensayo de pequeño tamaño introducido en habitáculo para simular condiciones ambientales y el actuador para cargas antagónicas, ambos en la bancada principal. La biela que reproduce la cinemática real del actuador está unida directamente sobre la bancada principal.
Figura 1B: Ensayos de durabilidad con el actuador de ensayo de gran tamaño y el actuador para cargas antagónicas, ambos en la bancada principal. La biela que reproduce la cinemática real del actuador se encuentra fuera de la bancada principal debido a su gran tamaño. En este caso se ha dispuesto un pórtico independiente para su anclaje.
Figura 2A: Ensayos estáticos de carga y presión y pulsos de presión de fatiga con anclaje tipo 1.
Figura 2B: Ensayos estáticos de carga y presión y pulsos de presión de fatiga con anclaje tipo 2.
Figura 3: Vista general de un ensayo de durabilidad incluyendo líneas hidráulicas y convertidores de presión.
Figura 4: Vista general de un ensayo estático de carga y presión y pulsos de presión de fatiga incluyendo líneas hidráulicas y multiplicadores.
Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento.
De conformidad con la invención, y según la realización representada, los componentes/útiles de este banco de ensayo son: 1.-Espécimen de ensayo 2.-Actuador cargas antagónicas 3.-Cámara climática o habitáculo para reproducir las condiciones de temperatura necesarias 4.-Módulo principal, compuesto de bancada y cabezales de anclaje de actuador (orejeta o gimbal) que reproducen el interface real de la aeronave 5.-Convertidores de presión 6.-Sistema de control 7.-Transductores de presión 8.-Célula de carga o Sistema para medición de carga en el actuador 9.-Multiplicadores de presión 10.-Actuador hidráulico 11.-Restrictores 12.-Biela para reproducir la cinemática 13.-Sistema de guías o Anclaje Tipo 1 14.-Chapa empotrada o Anclaje Tipo 2 15.-Pórtico
La cinemática define el movimiento real de cada actuador en la aeronave. Para la definición de cada cinemática es necesario conocer: a) Punto de amarre fijo en la aeronave. b) Trayectoria descrita por el punto móvil del actuador. c) Longitudes máxima y mínima del actuador. d) Perfil de cargas en función del desplazamiento del actuador.
En función de estos datos, el banco de ensayos se adapta para cada actuador y caso de carga con los útiles necesarios.
La disposición de estos componentes se puede ver en las figuras 1a, 1b, 2a y 2b.
Con esta estructuración y particularidades, la descripción detallada de un modo de utilización para la realización de ensayos de durabilidad es similar a la de la patente principal.
Para la realización de ensayos estáticos de carga y presión y pulsos de presión de fatiga se monta sobre el módulo principal (4) el sistema de anclaje necesario (tipo 1 sistema de guías (13) o tipo 2 chapa empotrada (14)) en función del actuador o espécimen (1) a ensayar. También sobre el módulo principal (4) se monta la Cámara Climática o habitáculo
(3) para simular las condiciones ambientales necesarias. Posteriormente se monta el actuador de ensayo (1) sobre el módulo principal (4) y dentro de la Cámara Climática o habitáculo (3), mediante el sistema de anclaje instalado (tipo 1 (13) ó tipo 2 (14)).
Se conectan los multiplicadores de presión (9) a las cámaras de extracción y retracción del actuador de ensayo llenándose las líneas con el fluido hidráulico empleado. Estos multiplicadores (9) convierten en presión la fuerza ejercida sobre ellos por dos actuadores hidráulicos (10) que trabajan alimentados por la red hidráulica convencional.
En cada una de las líneas se instala un transductor de presión (7) para medir la presión en cada una de las cámaras.
El ensayo consiste en la aplicación de pulsos de presión en cada una de las cámaras generando así una carga que se medirá con la célula de carga (8) instalada en el sistema de anclaje. Durante el ensayo se registran los datos correspondientes a número de ciclos, presiones, carga generada en el actuador (1) y temperatura ambiente.
Claims (3)
- REIVINDICACIONES1. Primera adición a la patente P200200553 por banco de ensayos híbrido para validación y cualificación de actuadores hidráulicos de gran capacidad; caracterizado porque consta de:a) un módulo principal (4) formado por una base con dos cabezales y una cámara climática (3) que se utilizará como habitáculo para conseguir las condiciones ambientales y de fluido necesarias;b) un conjunto de cinemáticas que permiten el montaje de una gran diversidad de actuadores hidráulicos consiguiendo reproducir las condiciones de contorno necesarias y el movimiento real que tiene en la aeronave;c) un multiplicador de presión (9), utilizado para conseguir cualquier perfil de presiones y utilización de cualquier fluido hidráulico para los ensayos de carga límite y fatiga;d) uno o varios convertidores de presión (5), que permiten la utilización de cualquier fluido hidráulico en ensayos de durabilidad; de modo que permite, en un sólo banco de ensayos reproducir la cinemática de las condiciones de trabajo real, realizando todos los ensayos requeridos para la validación y cualificación de actuadores hidráulicos; incluyendo durabilidad, cargas límites, y ciclos de fatiga de presión; con diferentes fluidos hidráulicos, en diferentes condiciones de funcionamiento del actuador con diferentes condiciones ambientales y de fluido, y aplicando espectros complejos de carga.
- 2. Primera adición a la patente P200200553 por banco de ensayos híbrido para validación y cualificación de actuadores hidráulicos de gran capacidad, según reivindicación 1, caracterizado porque cada cinemática del citado conjunto de cinemáticas viene definida por:a) el punto de amarre fijo en la aeronave;b) la trayectoria descrita por el punto móvil del actuador;c) la longitud máxima y mínima del actuador;d) el perfil de cargas en función del desplazamiento del actuador.OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCASN.º solicitud: 200800589ESPAÑAFecha de presentación de la solicitud: 29.02.2008Fecha de prioridad:INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA51 Int. Cl. : G01M99/00 (2011.01) F15B19/00 (2006.01)DOCUMENTOS RELEVANTES
- Categoría
- Documentos citados Reivindicaciones afectadas
- A A A A
- US 2679160 A (WELCH CHARLES W) 25.05.1954, todo el documento. US 3098382 A (HOFFMAN JESS H et al.) 23.07.1963, todo el documento. US 3911725 A (SELIVANOV MIKHAIL PROKHOROVICH et al.) 14.10.1975, todo el documento. US 3727456 A (GRUNEBERG H) 17.04.1973, todo el documento. 1,2 1,2 1,2 1,2
- Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
- El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
- Fecha de realización del informe 21.03.2011
- Examinador A. Andreu Cordero Página 1/4
INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICANº de solicitud: 200800589Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G01M, F15B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos debúsqueda utilizados) INVENES, EPODOCInforme del Estado de la Técnica Página 2/4OPINIÓN ESCRITANº de solicitud: 200800589Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 21.03.2011Declaración- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1,2 SI NO
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1,2 SI NO
Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).Base de la Opinión.-La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.Informe del Estado de la Técnica Página 3/4OPINIÓN ESCRITANº de solicitud: 2008005891. Documentos considerados.-A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.- Documento
- Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
- D01
- US 2679160 A (WELCH CHARLES W) 25.05.1954
- D02
- US 3098382 A (HOFFMAN JESS H et al.) 23.07.1963
- D03
- US 3911725 A (SELIVANOV MIKHAIL PROKHOROVICH et al.) 14.10.1975
- D04
- US 3727456 A (GRUNEBERG H) 17.04.1973
- 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaraciónEl documento D01, que puede considerarse que representa el estado de la técnica más cercano, divulga un banco de ensayos para actuadores hidráulicos de los utilizados para impartir movimiento a los trenes de aterrizaje de los aviones, en el que el espécimen a ensayar se puede someter tanto a un ensayo estático, que consiste en la aplicación de una presión hidráulica al pistón, como a un ensayo dinámico, en el que el actuador puede ser operado bajo condiciones de carga variable. En la figura 1 se representa el citado banco de ensayos con los medios necesarios para la sujeción del actuador hidráulico, los medios para aplicar una carga predeterminada, los medios de medición de las fuerzas, presiones... El documento D02 divulga un ensayo para llevar a cabo ambas medidas, estáticas y dinámicas, de cualquier variable por si misma o en combinación con otras variables, de cualquier sistema hidráulico y de sus componentes.Sin embargo, ni D01, ni D02, ni ninguno de los otros documentos del estado de la técnica anterior (D03 y D04) más cercanos divulgan un banco de ensayos híbrido para validación y cualificación de actuadores hidráulicos de gran capacidad en el que se puedan realizar ensayos de durabilidad, pulsos de presión de fatiga, cargas estáticas, pruebas de presión y pruebas funcionales a alta y baja temperatura; ni permiten reproducir tanto la cinemática del actuador, como las condiciones de temperatura, los perfiles de presión y las cargas antagónicas que se producen en su vida real mediante un actuador realimentado, incorporando además sistemas auxiliares para la prueba de los actuadores en situaciones de presiones máximas, pudiéndose emplear cualquier tipo de fluido hidráulico, ni están concebidos para adaptarse a actuadores hidráulicos de cualquier tamaño (desde 15 cm hasta 4m) con sólo intercambiar los útiles que simulan su cinemática.Por lo tanto, ninguno de los documentos citados, tomados solos o en combinación, revelan la invención tal y como es definida en la reivindicación 1. Además, no se considera obvio que un experto en la materia obtenga la invención a partir de los documentos mencionados anteriormente.En consecuencia, se considera que la reivindicación 1 cumple los requisitos de novedad, actividad inventiva y aplicación industrial (artículos 6.1, 8.1 y 9 de la Ley 11/1986 de patentes).La reivindicación 2 es dependiente de la reivindicación 1 y por lo tanto cumple también los requisitos de novedad, actividad inventiva y aplicación industrial (artículos 6.1, 8.1 y 9 de la Ley 11/1986 de patentes).Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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