ES2399887B1 - Válvula de sección de paso variable para suspensiones neumáticas - Google Patents
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Abstract
Válvula de sección de paso variable para suspensiones neumáticas, constituida por una boya (8) sustentada por unos discos flexibles (9) paralelos entre sí, los cuales se establecen unidos a los extremos de la boya (8), permitiendo un desplazamiento axial elástico de la misma libre de rozamiento, presentando el interior de la válvula un estrechamiento de manera que el desplazamiento axial de la boya (8) genera una variación en la sección de paso del flujo de aire que atraviesa la válvula.
Description
VÁLVULA DE SECCIÓN DE PASO VARIABLE PARA SUSPENSIONES
NEUMÁTICAS
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con sistemas de amortiguación empleados en suspensiones neumáticas de vehículos, en donde los vehículos pueden estar guiados a través de elementos de una infraestructura vial, como pueden ser trenes, metros, tranvías, o pueden ser vehículos no guiados, como coches, camiones o autobuses.
Estado de la técnica
Los vehículos ferroviarios van provistos de unas suspensiones neumáticas que se disponen entre la caja del vehículo y el conjunto de rodadura, o bogie, para obtener el confort necesario durante la circulación por la vía. La función principal de la suspensión neumática es aislar el habitáculo de pasajeros de las vibraciones provenientes de los órganos de rodadura.
Estas suspensiones neumáticas presentan unos resortes neumáticos (o cojines de aire) . Cada resorte neumático se conecta a un depósito auxiliar mediante una tubería u orificio de intercomunicación por el cual circula el aire debido a diferencias de presiones entre ambos depósitos. El flujo de aire a través de esa tubería u orificio proporciona a la suspensión un amortiguamiento vertical. Este amortiguamiento es de tipo no lineal, y sólo resulta efectivo en un pequefio rango de amplitudes de vibración, resultando muy ineficiente para el resto. Por ello se suele recurrir a la utilización de amortiguadores hidráulicos
adicionales entre la caja del vehículo y el conjunto de rodadura, los cuales encarecen notablemente el sistema y constituyen una vía de transmisión de vibraciones desde el conjunto de rodadura hacia la caja.
La patente de Estados Unidos US 2.827.283 da a conocer una suspensión neumática que presenta un estrangulamiento variable en la tubería que comunica el resorte neumático con el depósito auxiliar. Este estrangulamiento se lleva a cabo mediante el empleo de una válvula de sección de paso variable, la cual dispone de una parte móvil en forma de boya que por diferencia de presiones se desplaza permitiendo un mayor o menor paso de aire. La boya presenta una geometría de revolución y desliza sobre una guía lineal, incorporando un par de resortes en sus extremos que le proporcionan una rigidez a este desplazamiento.
Con esta solución, entre la boya y la guía lineal se producen rozamientos que provocan el agarrotamiento de la boya en determinadas posiciones y que sería deseable eliminar.
De acuerdo con la presente invención se propone una válvula de sección de paso variable como sistema de amortiguación aplicable a la suspensión neumática de un vehículo, particularmente aplicable a vehículos guiados por elementos de la infraestructura vial, como pueden ser trenes, metros o tranvías, aunque también puede ser aplicable a otro tipo de vehículos no guiados por elementos de la infraestructura vial, como coches, camiones, o autobuses.
La válvula de sección de paso variable se dispone entre un resorte neumático y un depósito auxiliar, de manera que la diferencia de presiones al paso del flujo de aire que la atraviesa provoca el desplazamiento de una boya en el interior de la válvula. Al desplazarse la boya, la sección de paso resultante entre la boya y un estrechamiento interno al cuerpo de la válvula también varía. Se obtiene así una sección de paso variable en función de la posición axial de la boya. La boya se dispone sustentada en sus extremos por sendos discos flexibles dispuestos en planos paralelos entre sí. Con esta disposición de los discos flexibles se le confiere a la boya un guiado axial elástico y libre de
- rozamiento.
- Para el movimiento en cualquiera de las
- direcciones
- del espacio que no sea la axial, el
- conjunto
- boya y discos flexibles tiene un
comportamiento mucho más rígido que en dirección axial.
Según una realización preferente de la invención se ha previsto que los discos flexibles que sustentan a la boya reguladora estén constituidos por al menos tres brazos elásticos. Estos brazos elásticos son los que confieren al disco sus características elásticas. También se ha previsto la posibilidad de disponer unos topes por encima y por debajo de la boya reguladora, los cuales limitan el recorrido axial de los discos flexibles y por lo tanto el de la boya reguladora. Los topes evitan la deformación plástica de los brazos elásticos de los discos flexibles.
Se obtiene una válvula de sección de paso variable para generar amortiguamiento en suspensiones neumáticas de vehículos, mediante el empleo de unos discos flexibles que sustentan una boya reguladora del flujo de aire.
La figura 1 muestra una vista esquemática de los elementos que componen una suspensión neumática de un vehiculo ferroviario en la cual un resorte neumático se conecta a un depósito auxiliar a través de una tuberia en donde se dispone una válvula de sección de paso variable.
La figura 2 muestra una vista esquemática de los elementos que componen otra suspensión neumática de un vehiculo ferroviario en la cual el depósito auxiliar se ubica contiguo al resorte neumático de manera que ambos están conectados a través de un orificio en donde se dispone la válvula de sección de paso variable.
- La
- figura 3 es una vista en perspectiva del
- conjunto
- interior de la válvula de sección de paso
- variable
- de la invención formado por una boya
reguladora del flujo de aire sustentada por sendos discos flexibles.
La figura 4 es una vista en sección de la válvula de sección de paso variable.
Descripción detallada de la invención
La figura 1 muestra un esquema del conjunto de una instalación de una suspensión neumática de un vehiculo ferroviario. Un resorte neumático (3), o cojin de aire, se dispone entre una caja (1) y un conjunto de rodadura
(2) o bogie. El resorte neumático (3) es deformable debido a que en su interior está relleno de aire u otro tipo de gas comprensible que confiere elasticidad a dicho resorte (3). El resorte neumático (3) va asociado a un resorte de emergencia (4), generalmente realizado en caucho-metal, que se emplea para evitar que la caja
(1) entre en contacto rígido con el conjunto de rodadura (2) cuando por algún motivo el resorte neumático (3) se deshincha.
Un depósito auxiliar (6) se conecta al resorte neumático (3) a través de una tubería (5) cuando va colocado a cierta distancia del resorte neumático (3), bajo la caja (1) • Cuando el depósito auxiliar (6) se dispone a continuación del resorte neumático (3), estos pueden ser conectados a través de un orificio tal y como se muestra en la figura 2. El depósito auxiliar
- (6)
- determina un volumen añadido del resorte (3). Entre ambos depósitos circula aire debido a la diferencia de presiones. El flujo de aire que atraviesa la tubería
- (5)
- genera un amortiguamiento. Este amortiguamiento no suele ser suficiente, por lo que se utilizan habitualmente soluciones basadas en el empleo de amortiguadores hidráulicos adicionales dispuestos entre la caja (1) y el conjunto de rodadura (2) , los cuales encarecen notablemente el sistema y constituyen una vía de transmisión de vibraciones desde el conjunto de rodadura (2) hacia la caja (1) . Otra solución se basa en el empleo de orificios calibrados en la tubería (5) que realizan un estrangulamiento del flujo de aire. Este amortiguamiento generado por el orificio calibrado es de tipo no lineal, y sólo resulta efectivo en un pequeño rango de amplitudes de vibración resultando muy ineficiente para el resto.
Para mejorar las características del amortiguamiento se conoce el empleo de válvulas de sección de paso variable que comunican el resorte (3) neumático con el depósito auxiliar (6). Una solución de
este tipo es la descrita por la patente de Estados Unidos US 2.827.283 en donde una válvula de sección de paso variable presenta una parte móvil que se desplaza axialmente a lo largo de una guía lineal para regular el paso de aire. En esta solución se producen rozamientos entre la parte móvil de la válvula y la guía lineal sobre la que desliza.
La válvula de sección de paso variable objeto de la invención se coloca en la tubería (5) u orificio de intercomunicación entre el resorte neumático (3) y el depósito auxiliar (6). Dicha válvula presenta una parte móvil desplazable axialmente libre de rozamientos. Dicha parte móvil es una boya (8) con una geometría de revolución simétrica respecto de su plano central, la cual es susceptible de desplazarse axialmente por acción de la diferencia de presiones entre ambos lados de la válvula.
La figura 3 muestra cómo en cada extremo de la boya ( 8) se dispone un disco flexible (9), yendo cada disco flexible (9) unido en su parte central a la boya
(8) , mientras que en su parte exterior va unido a una pared del interior de la válvula (7) . Dichos discos flexibles ( 9) van dispuestos paralelos entre sí. Esta disposición geométrica de los discos flexibles (9) confiere a la boya ( 8) un guiado axial elástico libre de rozamientos (en dirección F de la figura 3). Para el movimiento en cualquiera de las direcciones del espacio que no sea la axial el conjunto boya (8) y discos flexibles ( 9) tiene un comportamiento mucho más rígido que en dirección axial. Los discos flexibles suelen estar constituidos por 3 o más brazos elásticos (9. 11
9. 2, 9. 3) . Los brazos elásticos (9. 1, 9. 2, 9.3) conectan la parte exterior del disco flexible (9), fija
y unida al cuerpo de la válvula (10) , con la parte interior del disco flexible (9) que es móvil junto a la boya (8). El espesor del disco flexible (9) y la geometría de los brazos elásticos (9. 1, 9. 2, 9. 3) son parámetros de diseño con los que poder definir diferentes rigideces y rangos de desplazamiento elástico de los mismos.
La figura 4 muestra una vista en sección del conjunto. La boya (8) va sustentada por sendos discos flexibles ( 9) . El exterior de los discos flexibles ( 9) va unido a su vez a una pared interior del cuerpo de la válvula (10). Un par de topes (11) limitan el recorrido axial de la boya en ambos sentidos impidiendo que los discos flexibles (9) se deformen plásticamente. Los topes (11) se apoyan también en el cuerpo interior (10) de la válvula. El cuerpo interior (1 O) de la válvula presenta un estrechamiento (12) . La boya ( 8) se encuentra alineada con el estrechamiento (12) cuando los discos flexibles (9) no presentan deformación. Cuando hay una diferencia de presiones entre ambos lados de la válvula, la boya (8) se desplaza axialmente y el flujo de aire circula a través de la válvula (el flujo está representado con línea discontinua). La sección de paso mínima de la válvula queda definida por el estrechamiento (12) del cuerpo de la válvula y la propia boya ( 8) . En la medida en que la boya (8) se desplaza axialmente la sección de paso mínima entre la boya ( 8) y el estrechamiento (12) aumenta. Diseñando apropiadamente la geometría de la boya ( 8) , el estrechamiento (12) y las características elásticas de los discos flexibles (9) puede obtenerse un amortiguamiento de de tipo lineal, efectivo en un amplio rango de amplitudes de vibración.
Claims (3)
- REIVINDICACIONES1.-Válvula de sección de paso variable para suspensiones neumáticas, por la que circula un flujo de aire, caracterizada porque está constituida por una boya (8) sustentada por unos discos flexibles (9) paralelos entre sí, los cuales se establecen unidos a
- los
- extremos de la boya ( 8) ' permitiendo un
- desplazamiento
- axial elástico de la misma libre de
- rozamiento,
- y en donde el interior de la válvula
- presenta
- un estrechamiento (12) de manera que el
desplazamiento axial de la boya ( 8) genera una variación en la sección de paso del flujo de aire que atraviesa la válvula. - 2.-Válvula de sección de paso variable para suspensiones neumáticas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque los discos flexibles ( 9) están constituidos por unos brazos elásticos (9.1, 9.2, 9.3), los cuales conectan la parte exterior de cada disco flexible (9), que está fija al interior de la válvula, con la parte central del disco flexible (9) que se desplaza axialmente junto a la boya( 8) •
- 3.-Válvula de sección de paso variable para suspensiones neumáticas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque el montaje de la boya ( 8) sobre los discos ( 9) flexibles se establece entre unos topes (11) limitadores del desplazamiento axial de dicha boya (8) en ambos sentidos.
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Applications Claiming Priority (1)
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| ES2399887A2 ES2399887A2 (es) | 2013-04-04 |
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