ES2559206T3 - Dispositivo para accionar el movimiento de una válvula de manguito de máquina hidráulica y máquina hidráulica que comprende dicho dispositivo - Google Patents

Dispositivo para accionar el movimiento de una válvula de manguito de máquina hidráulica y máquina hidráulica que comprende dicho dispositivo Download PDF

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Robert Pavillet
Armin Steinhilber
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Abstract

Dispositivo (1; 101), para accionar el desplazamiento de una válvula de manguito (2; 102) de máquina hidráulica (M) que comprende una rueda de álabes (R), definiendo la válvula de manguito (2; 102) un contorno cerrado, siendo móvil entre una posición de apertura y una posición de cierre de al menos una canalización (5) de suministro de agua de la rueda de álabes (R), comprendiendo el dispositivo (1; 101) al menos cuatro gatos (11, 12, 21, 22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132) de doble acción hidráulica, comprendiendo cada gato (11, 12, 21, 22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132): - un vástago (11.3, 12.3), - un émbolo, (11.4, 12.4; 111.4, 112.4), - una primera cámara (11.1, 12.1; 111.1, 112.1) y - una segunda cámara (11.2, 12.2; 111.2, 112.2), estando la primera cámara ( 11.1, 12.1; 111.1, 112.1) y la segunda cámara (11.2, 12.2; 111,2, 112.2) adaptadas para recibir un fluido de accionamiento, estando el émbolo (11.4, 12.4; 111.4, 112.4) conectado con el vástago (11.3, 12.3) de forma que separe la primera cámara (11.1, 12.1; 111.1, 112.1) de la segunda cámara (11.2, 12.2; 111.2, 112.2), estando la primera cámara (11.1, 12.1; 111.1, 112.1) situada por el lado del vástago (11.3, 12.3) con relación al émbolo (11.4, 12.4; 111.4, 112.4) y estando la segunda cámara (11.2, 12.2; 111.2, 112.2) situada por el lado opuesto al vástago (11.3, 12.3) con relación al émbolo (11.4, 12.4; 111.4, 112.4), estando los vástagos (11.3, 12.3) adaptados para ser conectados con la válvula de manguito (2; 102) en emplazamientos (P11, P12, P21, P22, P31, P32) situados en un perímetro (C2) adaptado para coincidir con el contorno de la válvula de manguito (2; 102), caracterizándose el dispositivo (1; 101) por que comprende además al menos dos órganos hidráulicos de sincronización (10.1, 20.1, 30.1; 110.1, 120.1, 130.1) de las distancias recorridas por los émbolos (11.4, 12.4; 111.4, 112.4) según la dirección principal (Y) de desplazamiento de la válvula de manguito (2; 102), estando los órganos hidráulicos de sincronización (10.1, 20.1, 30.1; 110.1, 120.1, 130.1) conectados con los gatos (11, 12, 21, 22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132) con el fin de formar al menos dos grupos (10, 20, 30; 110, 120, 130) distintos de gatos, abarcando cada grupo (10, 20, 30; 110, 120, 130) al menos dos gatos (11-12, 21-22, 31-32; 111-112, 121-122, 131- 132) conectados por al menos un órgano hidráulico de sincronización (10.1, 20.1, 30.1; 110.1, 120.1, 130.1), perteneciendo dos gatos (11, 21, 31, 12, 22, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132) a dos grupos (10, 20, 30; 110, 120, 130) distintos que no están conectados por un órgano hidráulico de sincronización (10.1, 20.1, 30.1; 110.1, 120.1, 130.1).

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo para accionar el movimiento de una valvula de manguito de maquina hidraulica y maquina hidraulica que comprende dicho dispositivo
La presente invencion se refiere a un dispositivo para accionar el movimiento de una valvula de manguito de maquina hidraulica. Ademas, la presente invencion se refiere a una maquina hidraulica que comprende dicho dispositivo. La presente invencion puede aplicarse en particular a las turbinas, bombas o turbinas-bombas.
Una maquina hidraulica de la tecnica anterior comprende una rueda de alabes y una valvula de manguito para controlar el suministro de agua de la rueda de alabes. La valvula de manguito es movil entre una posicion de apertura y una posicion de cierre de una canalizacion de suministro de agua de la rueda de alabes. El movimiento de la valvula de manguito entre sus posiciones de apertura y de cierre es accionado por un dispositivo de accionamiento electro-hidraulico.
Un dispositivo de accionamiento de la tecnica anterior comprende gatos de doble accion hidraulica que comprenden cada uno un vastago y un embolo que separa dos camaras adaptadas para recibir un fluido de accionamiento del gato. Un dispositivo de accionamiento de este tipo necesita tambien componentes mecanicos para sincronizar los desplazamientos de los embolos de gatos. En particular, entre los componentes mecanicos asociados con cada gato, un par de tornillo-tuerca reversible transforma la translacion del embolo y del vastago en rotacion de un pinon exterior al gato. Ademas, una cadena de transmision conecta los pinones entre sf con el fin de sincronizar sus rotaciones y consecuentemente para sincronizar las translaciones de los embolos de los diferentes gatos.
El documento WO99/43954 describe dicho dispositivo para accionar una valvula de manguito de turbina hidraulica. Este dispositivo comprende gatos repartidos por encima de la valvula de manguito y asociados cada uno mecanicamente con un arbol de desplazamiento de la valvula de manguito. Los gatos son controlados por un circuito electrico que pilota el movimiento de la valvula de manguito.
Sin embargo, este dispositivo de accionamiento comprende, por cada gato, varios componentes mecanicos que necesitan ajustes delicados e intervenciones de mantenimiento pesadas.
La presente invencion trata particularmente de remediar estos inconvenientes, proponiendo un dispositivo de accionamiento fiable y sencillo de ajustar.
A este respecto, la presente invencion tiene por objeto un dispositivo, para accionar el desplazamiento de una valvula de manguito de maquina hidraulica que comprende una rueda de alabes, definiendo la valvula de manguito un contorno cerrado, siendo movil entre una posicion de apertura y una posicion de cierre de al menos una canalizacion de suministro de agua de la rueda de alabes, comprendiendo el dispositivo al menos cuatro gatos de doble accion hidraulica, comprendiendo cada gato:
- un vastago
- un embolo,
- una primera camara y
- una segunda camara,
estando la primera camara y la segunda camara adaptadas para recibir un fluido de accionamiento, estando el embolo conectado con el vastago de forma que separe la primera camara de la segunda camara, estando la primera camara situada por el lado del vastago con relacion al embolo y estando la segunda camara situada por el lado opuesto al vastago con relacion al embolo, estando los vastagos adaptados para ser conectados con la valvula de manguito en emplazamientos situados en un penmetro adaptado para coincidir con el contorno de la valvula de manguito.
El dispositivo comprende ademas al menos dos organos hidraulicos de sincronizacion de las distancias recorridas por embolos segun la direccion principal de desplazamiento de la valvula de manguito, estando los organos hidraulicos de sincronizacion conectados con los gatos con el fin de formar al menos dos grupos distintos de gatos, abarcando cada grupo al menos dos gatos conectados por al menos un organo hidraulico de sincronizacion, perteneciendo dos gatos a dos grupos distintos que no estan conectados por un organo hidraulico de sincronizacion.
Un dispositivo de accionamiento conforme a la invencion permite por consiguiente sincronizar eficazmente los gatos.
Segun otras caractensticas ventajosas pero facultativas de la invencion, tomadas por separado o segun cualquier combinacion tecnicamente admisible:
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- los emplazamientos se distribuyen por el penmetro de forma que la rigidez de la valvula de manguito contribuya a sincronizar las distancias que recorren los embolos pertenecientes a grupos distintos, segun la direccion principal de desplazamiento de la valvula de manguito;
- al menos un organo hidraulico de sincronizacion comprende un conducto dispuesto para conectar en serie al menos dos gatos que pertenecen a un mismo grupo, a saber un primer gato y un segundo gato, estando el mencionado organo hidraulico de sincronizacion adaptado para la circulacion de fluido de accionamiento de la primera camara de un primer gato a la segunda camara de un segundo gato, siendo el segundo gato consecutivo al primer gato en su grupo, siendo la superficie de la cara del embolo que delimita la primera camara del primer gato aproximadamente igual a la superficie de la cara del embolo que delimita la segunda camara del segundo gato;
- el numero de gatos se encuentra comprendido entre 5 y 30;
- los grupos abarcan el mismo numero de gatos;
- el dispositivo comprende al menos tres grupos de gatos y cada grupo abarca dos gatos;
- dos emplazamientos consecutivos sobre el mencionado penmetro corresponden a gatos que pertenecen a dos grupos distintos;
- los emplazamientos estan uniformemente repartidos sobre el indicado penmetro, el mencionado penmetro tiene forma de cfrculo y los emplazamientos correspondientes a los dos gatos de un grupo son diametralmente opuestos;
- la primera camara y la segunda camara de cada gato tienen generalmente forma de cilindros de bases circulares;
- para un primer gato y un segundo gato pertenecientes a un mismo grupo, la diferencia entre el cuadrado del diametro interno del primer gato y el cuadrado del diametro interno del segundo gato equivale al cuadrado del vastago del primer gato;
- el dispositivo comprende ademas una unidad de pilotaje y medios de alimentacion discreta y/o de evacuacion discreta de fluido de accionamiento para cada gato, cada gato esta equipado con al menos un sensor adaptado para emitir senales representativas de la posicion del embolo correspondiente segun la direccion de accionamiento del gato, estando la unidad de pilotaje dispuesta para recoger las mencionadas senales y adaptada para pilotar los medios de alimentacion discreta y/o de evacuacion discreta teniendo en cuenta las diferencias de posiciones, segun la direccion principal de desplazamiento de la valvula de manguito, entre gatos pertenecientes a un mismo grupo; y
- el dispositivo comprende ademas medios de alimentacion continua y/o de evacuacion continua de fluido de accionamiento de los gatos y la unidad de pilotaje esta adaptada para pilotar los medios de alimentacion continua y/o de evacuacion continua teniendo en cuenta las diferencias de posicion entre gatos pertenecientes a grupos distintos.
Ademas, la presente invencion tiene por objeto una maquina hidraulica, de tipo turbina, bomba o turbina-bomba, que comprende una rueda de alabes y una valvula de manguito movil entre una posicion de apertura y una posicion de cierre de al menos una canalizacion de alimentacion de agua de la rueda de alabes, estando la maquina hidraulica caracterizada por que comprende ademas un dispositivo tal como se ha expuesto anteriormente.
La presente invencion se comprendera mejor y sus ventajas se desprenderan tambien a la luz de la descripcion que sigue, dada unicamente a tttulo de ejemplo no limitativo y realizada con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista esquematica de un dispositivo conforme a un primer modo de realizacion de la invencion;
- la figura 2 es una seccion de una maquina hidraulica conforme a la invencion que comprende el dispositivo de la figura 1;
- la figura 3 es una vista a mayor escala del detalle III en la figura 1;
- la figura 4 es una seccion segun las flechas IV-IV en la figura 3;
- la figura 5 es una vista esquematica parcialmente en perspectiva de una parte del dispositivo de accionamiento de la figura 1;
- la figura 6 es una vista esquematica de la valvula de manguito, en una fase estatica, esquematizada en la figura 1;
- la figura 7 es una vista analoga a la figura 6 que ilustra la valvula de manguito de la figura 6 en una fase dinamica; y
- la figura 8 es una vista analoga a la figura 1 que ilustra un dispositivo de accionamiento conforme a un segundo modo de realizacion de la invencion.
La figura 1 muestra un dispositivo 1 para accionar el desplazamiento de una valvula de manguito 2. La valvula de manguito 2 se encuentra esquematizada con lmeas de trazo mixto en la figura 1 y representada en perspectiva en la figura 6. La valvula de manguito 2 define generalmente un contorno cerrado, como se puede apreciar en la figura 6. En otras palabras, la valvula de manguito 2 tiene una forma generalmente anular. En el ejemplo de la figura 6, la valvula de manguito 2 tiene la forma de un anillo cilmdrico de base circular y de eje Y2-Y'2 apreciable en la figura 2. La valvula de manguito 2 esta esquematizada en la figura 1 a modo de un desarrollo para facilitar la lectura de la figura 1.
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Como lo muestra la figura 2, una maquina hidraulica M conforme a la invencion comprende una rueda de alabes R, la valvula de manguito 2 y el dispositivo 1. La valvula de manguito 2 se desplaza segun una direccion principal Y, la cual es vertical y paralela al eje Y2-Y'2 en el ejemplo de las figuras. La valvula de manguito 2 es movil, entre una posicion de apertura y una posicion de obturacion (figura 2) de una canalizacion 5 de suministro de agua de la rueda de alabes R. En el caso de la maquina hidraulica M, que puede ser de tipo de turbina, bomba o turbina-bomba, la canalizacion 5 esta formada por una cubierta llamada «carter». La valvula de manguito 2 esta instalada entre ante- directrices 9 y directrices 6 moviles que sirven para dirigir el flujo de agua hacia la rueda de alabes R.
Como lo muestran las figuras 1 y 2, el dispositivo 1 comprende seis gatos 11, 12, 21, 22, 31 y 32 de doble accion hidraulica, comprendiendo cada uno:
- un vastago 11.3, 12.3 o equivalentes;
- un embolo 11.4, 12.4 o equivalentes;
- una primera camara 11.1, 12.1 o equivalentes; y
- una segunda camara 11.2, 12.2 o equivalentes.
En la medida en que los gatos 11, 21 y 31, por una parte, y los gatos 12, 22 y 32, por otra parte, son parecidos o identicos, solo los gatos 11 y 12 se describiran en detalle a continuacion. La descripcion de los gatos 11 y 12 dada a continuacion en relacion con las figuras puede trasladable a los gatos 21,22, 31 y 32.
Como los gatos 11 y 12 son gatos de doble accion hidraulica, sus primeras camaras 11.1 y 12.1 y sus segundas dos camaras 11.2 y 12.2 estan adaptadas para recibir un fluido de accionamiento, tal como aceite. Los embolos 11.4 y 12.4 tienen caras generalmente planas. Cada embolo 11.4 o 12.4 esta unido al vastago 11.3 o 12.3 correspondiente con el fin de separar la primera camara respectiva 11.1 o 12.1 de la segunda camara respectiva 11.2 o 12.2.
La primera camara 11.1 o 12.1 y la segunda camara 11.2 o 12.2 de cada gato 11 y 12 tienen generalmente forma de cilindros con bases circulares. De igual modo, el vastago 11.3 tiene forma cilmdrica. Cada primera camara 11.1 o 12.1 esta situada, con relacion al embolo 11.4 o 12.4, por el lado del vastago 11.3 o 12.3 correspondiente, mientras que cada segunda camara 11.2 o 12.2 esta situada, con relacion al embolo 11.4 o 12.4, por el lado opuesto al vastago 11.3 o 12.3 correspondiente. En otras palabras, el vastago 11.3 o 12.3 penetra parcialmente en la primera camara respectiva 11.1 o 12.1, mientras que la segunda camara 11.2 o 12.2 solo contiene fluido de accionamiento.
Los vastagos 11.3, 12.3 y equivalentes estan adaptados para ser conectados con la valvula de manguito 2 en emplazamientos P11, P12, P21, P22, P31 y P32 situados en un penmetro C2 coincidente con el contorno de la valvula de manguito 2. En la presente solicitud, el verbo «unir» se refiere a una conexion mecanica.
En este caso, un extremo de cada vastago 11.3 o 12.3 esta directamente fijado al contorno circular de la valvula de manguito 2. En la medida en que el penmetro C2 sobre el cual estan situados los emplazamientos P11, P12, P21, P22, P31 y P32 de conexion entre vastagos 11.3, 12.3 y equivalentes y valvula de manguito 2 esta adaptado para coincidir con el contorno circular de la valvula de manguito 2, este penmetro C2 es igualmente circular.
El dispositivo 1 comprende tres conductos 10.1,20.1 y 30.1 que estan dispuestos para conectar en serie dos gatos respectivos 11 y 12, 21 y 22 o 31 y 32. Asf, el conducto 10.1 conecta en serie los gatos 11 y 12. El conducto 20.1 conecta en serie los gatos 21 y 22. El conducto 30.1 conecta en serie los gatos 31 y 32.
En la presente solicitud, los verbos «empalmar», «unir», «conectar» y «conducir» asf como sus derivados significan «poner en comunicacion hidraulica». El adjetivo «hidraulico» puede referirse a un fluido de accionamiento de los gatos, tal como aceite, o agua que fluye por la maquina hidraulica.
El conducto 10.1 forma un organo hidraulico de sincronizacion, pues permite sincronizar las distancias recorridas por los embolos 11.4 y 12.4 segun la direccion Y. La distancia maxima que puede recorrer el embolo 11.4 segun la direccion Y corresponde al recorrido total del embolo 11.4 en el gato 11. A semejanza del conducto 10.1, cada conducto 20.1 o 30.1 permite sincronizar las distancias que recorren los embolos de los gatos 21 y 22, por una parte, y 31 y 32, por otra parte, segun la direccion Y. En el ejemplo de las figuras, los embolos 11.4, 12.4 y equivalentes se desplazan en paralelo y en el mismo sentido segun la direccion Y.
Los organos hidraulicos de sincronizacion que constituyen los conductos 10.1, 20.1 y 30.1 estan unidos a los gatos 11, 12, 21, 22, 31 y 32 con el fin de formar tres grupos 10, 20 y 30 distintos. Cada grupo 10, 20 o 30 abarca en este caso dos gatos 11 y 12, 21 y 22 o 31 y 32. Asf, dos gatos 11 y 12, 21 y 22 o 31 y 32 pertenecientes a un mismo grupo 10, 20 o 30 estan conectados en serie por un conducto respectivo 10.1, 20.1 o 30.1. Pero dos gatos 11-21, 12-22 pertenecientes a dos grupos distintos 10, 20 no estan conectados por un conducto 10.1, 20.1 o 30.1. El modo de sincronizacion espedfico al ejemplo de las figuras se describira con detalle a continuacion.
En la presente solicitud, el 'termino «grupo» designa un conjunto que abarca al menos dos gatos conectados por al menos un organo hidraulico de sincronizacion. Los grupos 10, 20 y 30 abarcan el mismo numero de gatos, a saber
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dos cada uno. El dispositivo 1 comprende tres grupos 10, 20 y 30 que abarcan cada uno dos gatos 11 y 12, 21 y 22, 31 y 32.
Por otro lado, como lo muestran las figuras 5, 6 y 7, los emplazamientos P11, P12, P21, P22, P31 y P32 correspondientes a los gatos 11, 12, 21, 22, 31 y 32 esta repartidos por el penmetro C2 de forma que la rigidez de la valvula de manguito 2 contribuya a sincronizar las distancias que recorren, segun la direccion Y, los embolos, por ejemplo 11.4 y 21.4 que pertenecen a grupos 10, 20 y 30 distintos.
En el penmetros C2, dos emplazamientos consecutivos corresponden a gatos que pertenecen a dos grupos 10, 20 y 30 distintos. Asf, los emplazamientos P11 y P21 corresponden a los gatos 11 y 21 que pertenecen respectivamente al grupo 10 y al grupo 20. Una secuencia de este tipo permite alternar los emplazamientos P11, P12, P21, P22, P31 y P32, lo cual contribuye a sincronizar los embolos de los gatos como se describe a continuacion.
En el ejemplo de las figuras 5 a 7, los emplazamientos P11, P12, P21, P22, P31 y P32 estan uniformemente repartidos por el penmetro C2. En otras palabras, dos emplazamientos P11 y P21 consecutivos estan separados por un angulo de 60° en el centro del penmetro C2 de forma circular. Ademas, los emplazamientos correspondientes a los dos gatos de cada uno de los grupos 10, 20 y 30 son diametralmente opuestos en el penmetro C2. Por ejemplo, los emplazamientos P11 y P12 correspondientes a los gatos 11 y 12 del grupo 10 estan diametralmente opuestos. Un reparto de este tipo de los emplazamientos correspondientes a los gatos permite una sincronizacion mecanica eficaz por la rigidez de la valvula de manguito 2.
En la figura 1, los dos gatos de cada grupo 10, 20 o 30 estan esquematizados en emplazamientos adyacentes. Sin embargo, la figura 1 tiene por funcion esquematizar circuitos electricos e hidraulicos del dispositivo 1, no para representar los emplazamientos reales de los gatos o de los componentes del dispositivo 1 con relacion a la valvula de manguito 2. Estos emplazamientos reales estan representados en las figuras 2 y 5 a 7. Para claridad de la figura 5, solo estan representados los gatos 11 y 12.
La figura 6 simboliza el contorno de la valvula de manguito 2 coincidente con el penmetro C2, cuando los gatos se encuentran en una fase estatica, es decir cuando la valvula de manguito 2 no esta en desplazamiento pues la misma esta situada en posicion de apertura o en posicion de cierre. La figura 7 simboliza el penmetro C2 cuando los gatos se encuentran en una fase dinamica, es decir cuando la valvula de manguito 2 se encuentra en desplazamiento.
En fase dinamica, el contorno superior de la valvula de manguito 2 coincidente con el penmetro C2 se deforma, estando la deformacion representada en la figura 7 por un penmetro C2.1.Para la comprension de la figura 7, el penmetro C2.1 ilustra una deformacion del penmetro C2 de forma ampliada. En efecto, en funcion de las fuerzas aplicadas sobre la valvula de manguito 2 por los elementos exteriores, por ejemplo por las fuerzas hidraulicas y por las fuerzas de roce, los gatos no estan perfectamente sincronizados, sino que por el contrario presentan diferencias entre grupos 10, 20 y 30. Asf, en el sentido de la subida de la valvula de manguito 2, los gatos 31 y 32 pueden estar «avanzados», mientras que los gatos 21 y 22 pueden estar «retrasados» con relacion a los gatos 11 y 12.
En la medida en que los emplazamientos P11, P12, P21, P22, P31 y P32 estan repartidos por el penmetro C2, la rigidez de la valvula de manguito 2 asegura una sincronizacion mecanica de las distancias que recorren los embolos tales como 11.4 y 21.4 pertenecientes a grupos 10, 20 y 30 distintos. La rigidez de la valvula de manguito 2 esta determinada por sus dimensiones y por la elasticidad del material que la constituye.
El diametro del penmetro C2 correspondiente a la valvula de manguito 2 puede por ejemplo estar comprendido entre 2 m y 15 m. El material que constituye la valvula de manguito 2 puede por ejemplo ser un acero. La altura H2 de la valvula de manguito 2, medida segun la direccion Y, puede estar comprendida entre 0,25 m y 3 m. El espesor de la valvula de manguito 2, medido segun una direccion radial ortogonal a la direccion Y, puede estar comprendido entre 30 mm y 300 mm.
En otras palabras, la rigidez de la valvula de manguito 2 tiende a llevar de nuevo el penmetro C2.1 de la deformacion en fase dinamica a la proximidad del penmetro C2 coincidente con el contorno de la valvula de manguito 2 en fase estatica, oponiendose a las fuerzas que han provocado la deformacion de la valvula de manguito 2. La rigidez de la valvula de manguito 2 contribuye a sincronizar los gatos de los grupos 10, 20 y 30 distintos. En el ejemplo de la figura 7, la rigidez de la valvula de manguito 2 «frena» los gatos en avance 31 y 32 y «acelera» los gatos retrasados 21 y 22 a nivel de los gatos 11 y 12.
La sincronizacion hidraulica entre gatos de un mismo grupo se describe a continuacion en relacion con las figuras 1 a 4, en particular entre los gatos 11 y 12. Cuando la valvula de manguito 2 se desplaza segun la direccion Y y en el sentido de bajada, el fluido de accionamiento circula desde el primer gato 11 hacia el segundo gato 12. Los terminos «primero» y «segundo» son elegidos arbitrariamente para designar los dos gatos consecutivos de un mismo grupo.
El conducto 10.1, u organo hidraulico de sincronizacion, esta adaptado para la circulacion de fluido de accionamiento entre la primera camara 11.1 del primer gato 11 y la segunda camara 12.2 del segundo gato 12. El segundo gato 12 es consecutivo al primer gato 11 en el grupo 10. En otras palabras, el conducto 10.1 conecta un orificio de
descarga/alimentacion de la primera camara 11.1 del primer gato 11 con un orificio de alimentacion/descarga de la segunda camara 12.2 del segundo gato 12.
Ademas, como lo muestran las figuras 3 y 4, la superficie S11.41 de la cara 11.41 del embolo 11.4 que delimita la primera camara 11.1 del primer gato 11 es aproximadamente igual a la superficie S12.42 de la cara 12.42 del 5 embolo 12.4 que delimita la segunda camara 12.2 del segundo gato 12. Las superficies S11.41 y S12.42 corresponden respectivamente a las secciones suministrantes de la primera camara 11.1 del gato 11 y de la segunda camara 12.2 del gato 12.
En la presente solicitud, el termino «aproximadamente» refleja las tolerancias de fabricacion de las piezas que componen los gatos. La igualdad entre las superficies S11.41 y S12.42 se obtiene dimensionando los gatos 11 y 12 10 segun la relacion siguiente:
D112 = D122 + D11.32 (1)
donde:
- D11 es el diametro interno del gato 11,
- D12 es el diametro interno del gato 12 y
15 - D11.3 es el diametro del vastago 11.3.
El diametro interno D11 del gato 11 es por consiguiente superior al diametro interno D12 del gato 12.
Mas generalmente, para un primer gato y un segundo gato perteneciente a un mismo grupo, en particular a un grupo que comprende mas de dos gatos, la diferencia entre el cuadrado del diametro interno del primer gato y el cuadrado del diametro interno del segundo gato equivale al cuadrado del diametro del vastago del primer gato.
20 Como lo muestra la figura 4, la cara 11.41 tiene la forma de una corona, mientras que la cara 12.42 tiene la forma de un disco solido. La superficie S11.41 equivale a:
S11.41 = n.(D11)2/4 - n. (D11.3)2/ 4
(2)
Ademas, la superficie S12.42 equivale a:
S12.42 = n.(D12)2/ 4
(3)
25 La igualdad entre las superficies S11.41 y S12.42 permite a los embolos 11.4 y 12.4 de los gatos 11 y 12 desplazarse la misma distancia cuando un volumen de fluido de accionamiento es transferido del gato 11 al gato 12 por el conducto 10.1 que forma un organo hidraulico de sincronizacion de los embolos 11.4 y 12.4.
Ademas, el dispositivo 1 comprende una unidad de pilotaje 4, tres distribuidores proporcionales 71, 72 y 73, asf como tres distribuidores 74, 75 y 76. Cada distribuidor proporcional 71, 72 o 73 esta conectado con un grupo 30 respectivo 10, 20 o 30. Cada distribuidor proporcional 71, 72 o 73 presenta cuatro entradas y tres posiciones. La unidad de pilotaje 4 y los distribuidores proporcionales 71, 72 y 73 permiten accionar las circulaciones de fluido de accionamiento entre una fuente 3 de fluido hidraulico, los gatos 11, 12, 21,22, 31 y 32 y un colector o drenaje 8.
En funcionamiento, para desplazar la valvula de manguito 2 en el sentido de bajada, la unidad de pilotaje 4 pilota los distribuidores proporcionales 71, 72 y 73 de forma que el fluido de accionamiento fluya de la fuente 3 a las segundas 35 camaras 11.2 y equivalentes de los primeros gatos 11, 21 y 31. Al mismo tiempo, el fluido de accionamiento presente en las primeras camaras 11.1 y equivalentes de los «primeros» gatos 11, 21 y 31 fluye por los conductos 10.1, 20.1 y 30.1 respectivamente hacia las segundas camaras 12.2 y equivalentes de los «segundos» gatos 12, 22 y 32. Los conductos 10.1, 20.1 y 30.1 cumplen asf su funcion de organos hidraulicos de sincronizacion de los embolos 11.4, 12.4 y equivalentes. Cada conducto 10.1, 20.1 o 30.1 sincroniza dos embolos 11.4 y 12.4 de gatos 40 pertenecientes a un mismo grupo 10, 20 o 30.
Para desplazar la valvula de manguito 2 en el sentido de subida, la unidad de pilotaje 4 pilota los distribuidores proporcionales 71, 72 y 73 de forma que el fluido de accionamiento fluya segun direcciones inversas con relacion a la bajada de la valvula de manguito 2 descrita anteriormente.
Como lo muestran las figuras 1 y 5, el dispositivo 1 comprende ademas de los distribuidores 74, 75, y 76 conectados 45 respectivamente con cada conducto 10.1, 20.1 y 30.1.. Los distribuidores 74, 75 y 76 estan conectados con la fuente 3 y con el drenaje 8. En cada grupo 10, 20 o 30, el distribuidor respectivo 74, 75 o 76 cumple la funcion de medio de alimentacion discreta y/o de evacuacion discreta para cada gato 11 y 12 y equivalentes en fluido de accionamiento.
En la presente solicitud, el termino «discreto» se aplica a la circulacion, en alimentacion o en evacuacion, de pequenos volumenes de fluido de accionamiento, en oposicion a circulaciones «continuas» de volumen importante
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de fluido de accionamiento. Un medio de alimentacion «continuo» y/o de evacuacion «continua» de fluido de accionamiento es utilizado para desplazar la valvula de manguito segun una gran amplitud, tipicamente para pasar de la posicion de apertura a la posicion de cierre. Un medio de alimentacion «discreta» y/o de evacuacion «discreta» de fluido de accionamiento se utiliza para desplazar los vastagos y embolos de algunos gatos segun una pequena amplitud, desplazandose la valvula de manguito entonces una distancia insignificante o nula.
Cada gato 11, 12, 21, 22, 31 o 32 esta equipado con un sensor 11.5, 12.5 y equivalente adaptado para emitir senales representativas de la posicion de los embolos respectivos 11.4, 12.4 y equivalente segun la direccion Y. Como lo muestra la figura 1, la unidad de pilotaje 4 esta conectada electricamente con cada sensor 11.5, 12.5 y equivalente, con el fin de recoger estas senales.
La unidad de pilotaje 4 esta adaptada para pilotar cada distribuidor 74, 75 o 76, teniendo en cuenta diferencias de posicion, segun la direccion Y, entre los embolos 11.4 y 12.4 de gatos 11 y 12 pertenecientes a un mismo grupo 10, 20 o 30. En otras palabras, cada distribuidor 74, 75 o 76 permite sincronizar con precision los embolos de los gatos pertenecientes a un mismo grupo.
La unidad de pilotaje 4 esta adaptada para pilotar los distribuidores proporcionales 71, 72 y 73 que cumplen las funciones de medios de alimentacion continua y/o de evacuacion continua de fluido de accionamiento para los gatos respectivos 11-12, 21-22 o 31-32, teniendo en cuenta las diferencias de posicion entre los embolos de gatos que pertenecen a grupos distintos tales como 10 y 20, tales como los gatos 11 y 21. En otras palabras, cada distribuidor proporcional 71, 72 o 73 permite sincronizar con precision embolos de gatos que pertenecen a grupos distintos.
Los distribuidores proporcionales 71, 72 y 73 y los distribuidores 74, 75 y 76 permiten asegurar una precision muy grande en la sincronizacion hidraulica de las distancias que recorren los embolos 11.4, 12.4 y equivalentes de los gatos 11, 12, 21, 22, 31 y 32, como complemento de la sincronizacion hidraulica realizada por los conductos 10.1, 20.1 y 30.1 y de la sincronizacion mecanica realizada por la rigidez de la valvula de manguito 2.
La figura 8 ilustra un dispositivo 101 conforme a un segundo modo de realizacion de la invencion. La descripcion del dispositivo 1 dada mas adelante puede ser trasladada al dispositivo 101, a excepcion de las diferencias notables mencionadas a continuacion. Un elemento del dispositivo 101 identico o correspondiente a un elemento del dispositivo 1 lleva la misma referencia numerica aumentada con 100.
Se define asf una valvula de manguito 102, una fuente 103 de fluido hidraulico, una unidad de pilotaje 104, tres grupos 110, 120 y 130 con gatos 111, 112, 121, 122, 131 y 132, comprendiendo cada gato 111, 112 o equivalente un embolo 111.4, 112.4 o equivalente, una primera camara 111.1, 112.1 o equivalente y una segunda camara 111.2, 112.2 o equivalente.
El dispositivo 101 difiere del dispositivo 1, pues todos los gatos 111, 112, 121, 122, 131 y 132 tienen las mismas dimensiones, en particular los gatos 111 y 112 de un mismo grupo 110.
Ademas, el dispositivo 101 difiere del dispositivo 1, pues solo comprende un unico distribuidor proporcional 171 conectado con los gatos de los tres grupos 110, 120 y 130, en lugar de los tres distribuidores proporcionales 71, 72 y 73 independientes. El distribuidor proporcional 171 pilota las circulaciones de fluido de accionamiento dentro y fuera de los gatos 111, 112, 121, 122, 131 y 132, de forma parecida a los distribuidores proporcionales 71, 72 y 73.
El dispositivo 101 difiere del dispositivo 1, pues comprende divisores de caudal 110.1, 120.1 y 130.1 en lugar de los conductos 10.1, 20.1 y 30.1. Cada divisor de caudal 110.1, 120.1 o 130.1 cumple la funcion de organo hidraulico de sincronizacion de los gatos pertenecientes al grupo correspondiente 110, 120 o 130.
Los divisores de caudal 110.1, 120.1 y 130.1 estan por consiguiente conectados a los gatos 111, 112, 121, 122, 131 y 132 con el fin de formar tres grupos distintos 110, 120 y 130 de gatos. Cada grupo 110, 120 o 130 abarca dos gatos 111-112, 121-122 o 131-132 que estan conectados por un divisor de caudal 110.1, 120.1 o 130.1. Dos gatos, tales como 111-121 o 112-122 pertenecientes a dos grupos distintos 110, 120 no estan conectados por un divisor de caudal 110.1, 120.1 o 130.1.
La descripcion de la estructura y el funcionamiento del divisor de caudal 110.1 se detalla a continuacion en relacion con la figura 8. En la medida en que los divisores de caudal 102.1 y 130.1 son identicos o parecidos al divisor de caudal 110.1, la descripcion del divisor de caudal 110.1 puede ser trasladada a los divisores de caudal 102.1 y 130.1.
El divisor de caudal 110.1 comprende dos motores hidraulicos 110.2 y 110.3, asf como un arbol comun 110.4. El motor hidraulico 110.2 esta conectado con la primera camara 111.1 del gato 111. El motor hidraulico 110.3 esta conectado con la primera camara 112.1 del gato 112.
El arbol comun 110.4 conecta mecanicamente los motores hidraulicos 110.2 y 110.3 entre sf, de tal forma que los motores hidraulicos 110.2 y 110.3 tengan la misma velocidad de rotacion alrededor del arbol comun 110.4. Asf, el
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caudal de fluido de accionamiento en el motor hidraulico 110.2 es igual al caudal de fluido de accionamiento en el motor hidraulico 110.3. Por consiguiente el caudal de fluido de accionamiento que fluye hacia o desde la primera camara 111.1 es igual al caudal de fluido de accionamiento que fluye hacia o desde la primera camara 112.1. Por consiguiente, el organo hidraulico de sincronizacion que forma el divisor de caudal 110.1 sincroniza las distancias que recorren los embolos 111.4 y 112.4 segun la direccion Y.
Alternativamente a los divisores de caudal, los organos hidraulicos de sincronizacion pueden estar formados por divisores de cantidad o de volumen, por ejemplo por divisores lineales que comprenden cada uno un gato de camaras multiples de las cuales un vastago acciona simultaneamente varios embolos.
Segun una variante de la invencion no representada, el dispositivo de accionamiento de la figura 1 puede comprender un solo distribuidor proporcional que es comun a los grupos distintos, en lugar de tres distribuidores proporcionales. A la inversa, segun otra variante no representada, en lugar de un distribuidor proporcional comun, el dispositivo de accionamiento de la figura 8 puede comprender tres distribuidores proporcionales, a razon de uno por grupo.
Segun otras variantes de la invencion no representadas:
- las superficies de los embolos pueden no ser planas, sino por ejemplo abombadas o alabeadas;
- la valvula de manguito puede presentar una forma anular cilmdrica de base no circular, por ejemplo de base elfptica, una forma anular no cilmdrica, por ejemplo prismatica con base cuadrada;
- los vastagos no estan directamente fijados a la valvula de manguito, sino que estan unidos por mediacion de organos de conexion mecanica respectivos tales como tuercas;
- la direccion principal de desplazamiento de la valvula de manguito puede ser horizontal, incluso oblicua, mas bien que vertical;
- al menos un grupo puede abarcar tres gatos o mas; en una variante donde tres gatos forman un grupo, dos conductos conectan estos tres gatos en serie; la diferencia entre los cuadrados de los diametros internos de dos gatos consecutivos equivale al cuadrado del diametro del vastago del gato que tiene el diametro mayor;
- dos grupos distintos pueden comprender numeros de gatos diferentes;
- al menos un organo hidraulico de sincronizacion puede estar previsto para no conectar dos gatos entre si solo en caso de urgencia, cuando la valvula de manguito debe cerrarse rapidamente; en servicio normal, estos dos gatos no estan conectados por este organo hidraulico.
Un dispositivo conforme a la presente invencion asegura por consiguiente una sincronizacion muy precisa entre sus gatos gracias a su sincronizacion hidraulica y a su sincronizacion mecanica. Un dispositivo conforme a la presente invencion resulta facil de regular y necesita poco mantenimiento. Una maquina hidraulica conforme a la invencion es por consiguiente fiable.

Claims (13)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (1; 101), para accionar el desplazamiento de una valvula de manguito (2; 102) de maquina hidraulica (M) que comprende una rueda de alabes (R), definiendo la valvula de manguito (2; 102) un contorno cerrado, siendo movil entre una posicion de apertura y una posicion de cierre de al menos una canalizacion (5) de suministro de agua de la rueda de alabes (R), comprendiendo el dispositivo (1; 101) al menos cuatro gatos (11, 12, 21,22, 31, 32;
    111, 112, 121, 122, 131, 132) de doble accion hidraulica, comprendiendo cada gato (11, 12, 21, 22, 31, 32; 111,
    112, 121, 122, 131, 132):
    - un vastago (11.3, 12.3),
    - un embolo, (11.4, 12.4; 111.4, 112.4),
    - una primera camara (11.1, 12.1; 111.1, 112.1) y
    - una segunda camara (11.2, 12.2; 111.2, 112.2),
    estando la primera camara ( 11.1, 12.1; 111.1, 112.1) y la segunda camara (11.2, 12.2; 111,2, 112.2) adaptadas para recibir un fluido de accionamiento, estando el embolo (11.4, 12.4; 111.4, 112.4) conectado con el vastago (11.3, 12.3) de forma que separe la primera camara (11.1, 12.1; 111.1, 112.1) de la segunda camara (11.2, 12.2; 111.2, 112.2), estando la primera camara (11.1, 12.1; 111.1, 112.1) situada por el lado del vastago (11.3, 12.3) con relacion al embolo (11.4, 12.4; 111.4, 112.4) y estando la segunda camara (11.2, 12.2; 111.2, 112.2) situada por el lado opuesto al vastago (11.3, 12.3) con relacion al embolo (11.4, 12.4; 111.4, 112.4), estando los vastagos (11.3, 12.3) adaptados para ser conectados con la valvula de manguito (2; 102) en emplazamientos (P11, P12, P21, P22, P31, P32) situados en un penmetro (C2) adaptado para coincidir con el contorno de la valvula de manguito (2; 102), caracterizandose el dispositivo (1; 101) por que comprende ademas al menos dos organos hidraulicos de sincronizacion (10.1, 20.1, 30.1; 110.1, 120.1, 130.1) de las distancias recorridas por los embolos (11.4, 12.4; 111.4, 112.4) segun la direccion principal (Y) de desplazamiento de la valvula de manguito (2; 102), estando los organos hidraulicos de sincronizacion (10.1,20.1, 30.1; 110.1, 120.1, 130.1) conectados con los gatos (11, 12, 21, 22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132) con el fin de formar al menos dos grupos (10, 20, 30; 110, 120, 130) distintos de gatos, abarcando cada grupo (10, 20, 30; 110, 120, 130) al menos dos gatos (11-12, 21-22, 31-32; 111-112, 121-122, 131132) conectados por al menos un organo hidraulico de sincronizacion (10.1, 20.1, 30.1; 110.1, 120.1, 130.1), perteneciendo dos gatos (11, 21, 31, 12, 22, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132) a dos grupos (10, 20, 30; 110, 120, 130) distintos que no estan conectados por un organo hidraulico de sincronizacion (10.1, 20.1, 30.1; 110.1, 120.1, 130.1).
  2. 2. Dispositivo (1; 101) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que los emplazamientos (P11, P12, P21, P22, P31, P32) estan repartidos por el penmetro (C2) de forma que la rigidez de la valvula de manguito (2) contribuya a sincronizar las distancias que recorren los embolos (11.4, 21.4; 111.4, 112.4) pertenecientes a grupos (10, 20, 30; 110, 120, 130) distintos segun la direccion principal (Y) de desplazamiento de la valvula de manguito (2; 102).
  3. 3. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que al menos un organo hidraulico de sincronizacion comprende un conducto (10.1, 20.1, 30.1) dispuesto para conectar en serie al menos dos gatos (1112, 21-22, 31-32) pertenecientes a un mismo grupo (10, 20, 30), a saber un primer gato y un segundo gato, estando el mencionado organo hidraulico de sincronizacion (10.1, 20.1, 30.1) adaptado para la circulacion de fluido de accionamiento de la primera camara (11.1) de un primer gato (11, 21, 31) hacia la segunda camara (12.2) de un segundo gato (12, 22, 32), siendo el segundo gato (12, 22, 32) consecutivo al primer gato (11, 21, 31) en su grupo (10, 20, 30), siendo la superficie (S11.41) de la cara (11.41) del embolo (11.4) que delimita la primera camara (11.1) del primer gato (11, 21, 31) aproximadamente igual a la superficie (S12.42) de la cara (12.42) del embolo (12.4) que delimita la segunda camara (12.2) del segundo gato (12, 22, 32).
  4. 4. Dispositivo (1; 101) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el numero de gatos (11, 12, 21, 22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132) esta comprendido entre 5 y 30.
  5. 5. Dispositivo (1; 101) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los grupos (10, 20, 30; 110, 120, 130) abarcan el mismo numero de gatos (11, 12, 21,22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132).
  6. 6. Dispositivo (1; 101) segun las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado por que comprende al menos tres grupos (10, 20, 30; 110, 120, 130) de gatos y por que cada grupo (10, 20, 30; 110, 120, 130) abarca dos gatos (11-12, 21-22, 31-32; 111-112, 121-122, 131-132).
  7. 7. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dos emplazamientos (P11, P21) consecutivos sobre el mencionado penmetro (C2) corresponden a los gatos (11, 21; 111, 121) pertenecientes a dos grupos (10, 20, 30; 110, 120, 130) distintos.
  8. 8. Dispositivo (1; 101) segun las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado por que los emplazamientos (P11, P12, P21, P22, P31, P32) estan uniformemente repartidos sobre el indicado penmetro (C2), por que el indicado penmetro (C2) tiene forma de cfrculo y por que los emplazamientos (P11, P12, P21, P22, P31, P32) correspondientes a los
    5
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    dos gatos (11, 12, 21, 22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132) de un grupo (10, 20, 30; 110, 120, 130) son diametralmente opuestos.
  9. 9. Dispositivo (1; 101) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la primera camara (11.1, 12.1; 111.1, 112.1) y la segunda camara (11.2, 12.2; 111.2, 112.2) de cada gato (11, 12, 21, 22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132) tienen generalmente forma de cilindros con bases circulares.
  10. 10. Dispositivo (1) segun las reivindicaciones 3 y 9, caracterizado por que, para un primer gato (11) y un segundo gato (12) pertenecientes a un mismo grupo (10, 20, 30), la diferencia entre el cuadrado del diametro interno (D11) del primer gato (11) y el cuadrado del diametro interno (D12) del segundo gato (12) equivale al cuadrado del diametro (D11.3) del vastago (11.3) del primer gato (11).
  11. 11. Dispositivo (1; 101) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende ademas una unidad de pilotaje (4; 104) y medios de alimentacion discreta y/o de evacuacion discreta (74, 75, 76; 174, 175 176) de fluido de accionamiento para cada gato (11, 12, 21, 22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132), por que cada gato (11, 12, 21, 22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132) esta equipado con al menos un sensor (11.5, 12.5) adaptado para emitir senales representativas de la posicion del embolo (11.4, 12.4; 111.4, 112.4) correspondiente segun la direccion de accionamiento del gato (Y), estando la unidad de pilotaje (4; 104) dispuesta para recoger las mencionadas senales y adaptada para pilotar los medios de alimentacion discreta y/o de evacuacion discreta (74, 75, 76; 174, 175, 176) teniendo en cuenta las diferencias de posiciones, segun la direccion principal (Y) de desplazamiento de la valvula de manguito (2; 102), entre los gatos (11, 12, 21, 22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132) pertenecientes a un mismo grupo (10, 20, 30; 110, 120, 130).
  12. 12. Dispositivo (1; 101) segun la reivindicacion 11, caracterizado por que comprende ademas medios de alimentacion continua y/o de evacuacion continua (71, 72, 73; 171) de fluido de accionamiento de los gatos (11, 12, 21,22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132) y por que la unidad de pilotaje (4; 104) esta adaptada para pilotar los medios de alimentacion continua y/o de evacuacion continua (71, 72, 73; 171) teniendo en cuenta las diferencias de posicion entre los gatos (11, 12, 21, 22, 31, 32; 111, 112, 121, 122, 131, 132) pertenecientes a grupos distintos (10, 20, 30; 110, 120, 130).
  13. 13. Maquina hidraulica (M) de tipo turbina, bomba o turbina-bomba, que comprende una rueda de alabes (R) y una valvula de manguito (2; 102) movil entre una posicion de apertura y una posicion de cierre de al menos una canalizacion (5) de alimentacion de agua de la rueda de alabes (R), estando la maquina hidraulica (M) caracterizada por que comprende ademas un dispositivo (1; 101) segun una de las reivindicaciones anteriores.
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