ES2621887T3

ES2621887T3 - Sistema de seguridad para elementos de construcción de la técnica de accionamiento

Info

Publication number: ES2621887T3
Application number: ES14151957.9T
Authority: ES
Inventors: Steve Boccarius; Rafael Stefan Rutkowski
Original assignee: Ortlinghaus Werke GmbH
Current assignee: Ortlinghaus Werke GmbH
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: EP2896850B1; EP2896850A1

Abstract

Sistema de seguridad para elementos de construcción de la técnica de accionamiento, en particular frenos (20) y acoplamientos liberables, con un pistón (21) hidráulicamente accionado, que está alojado de forma deslizante en un cilindro (22), presentando el pistón (21) y el cilindro (22) respectivamente una primera superficie deslizante (25) y una segunda superficie deslizante (26) distanciada de la primera superficie deslizante (25) por medio un escalón de árbol (35, 36), extendiéndose un espacio de trabajo (24) axialmente entre el escalón de árbol (35) del pistón (21) y el escalón de árbol (36) del cilindro (22), estando estanqueizado el espacio de trabajo (24) hacia un lado en la zona de las primeras superficies deslizantes (25) con un primer sistema de estanqueidad (27) y hacia el otro lado en la zona de las segundas superficies deslizantes (26) con un segunda sistema de estanqueidad (28), caracterizado porque al menos uno de los sistemas de estanqueidad (27, 28) presenta tanto un elemento de estanqueidad primario (29, 31) como un elemento de estanqueidad secundario (30, 32) para estanqueizar el espacio de trabajo (24) al menos hacia un lado de forma redundante.

Description

DESCRIPCION

Sistema de seguridad para elementos de construccion de la tecnica de accionamiento

5 La invencion se refiere a un sistema de seguridad para elementos de construccion de la tecnica de accionamiento, en particular frenos y acoplamientos liberables, con un piston hidraulicamente accionado, que esta alojado de forma deslizante en un cilindro, presentando el piston y el cilindro respectivamente una primera superficie deslizante y una segunda superficie deslizante distanciada de la primera superficie deslizante por medio de un escalon de arbol, en particular en la direccion radial, extendiendose un espacio de trabajo axialmente entre el escalon de arbol del piston 10 y el escalon de arbol del cilindro, estando estanqueizado el espacio de trabajo hacia un lado en la zona de las primeras superficies deslizantes con un primer sistema de estanqueidad y hacia el otro lado, en la zona de las segundas superficies deslizantes con un segunda sistema de estanqueidad.

Ejemplos para elementos de construccion de la tecnica de accionamiento en los que se usan sistemas de seguridad 15 de este tipo son frenos y acoplamientos. Un freno con una unidad de piston y cilindro anteriormente descrita se conoce por ejemplo por el documento DE 10 2004 025 296 A1. Se trata aqui de un dispositivo que se usa para el frenado de cargas hasta la parada. Los frenos de este tipo se usan por ejemplo en muchas variantes en la construccion de maquinas en prensas y similares. Los acoplamientos liberables se usan para la union liberable entre dos arboles. Lo esencial en los dos elementos de construccion es que puedan conmutarse entre una posicion que 20 transmite un par entre la parte motriz y la parte accionada y una posicion que permite una marcha libre entre la parte motriz y la parte accionada. Esta conmutacion se consigue mediante la unidad de piston y cilindro anteriormente descrita.

La Figura 1 muestra el freno 1 conocido por el documento DE 10 2004 025 296 A1. Este presenta un rotor de freno 2 25 y un estator de freno 3, que son giratorios uno respecto al otro cuando se ha soltado el freno 1. Cuando el freno 1 esta aplicado, el rotor de freno 2 y el estator de freno 3 engranan uno en otro accionados por friccion. Para la generacion de la fuerza de friccion se usan discos de presion 11 provistos de un forro de friccion que engranan unos en otros y laminas interiores 12.

30 El paquete, que esta formado por los discos de presion 11 provistos de un forro de friccion y las laminas interiores 12, se hace engranar accionado por friccion mediante solicitacion con una fuerza normal. La fuerza normal se genera mediante un desplazamiento axial del estator de freno 3 realizado como piston, concretamente porque el piston se aprieta en la direccion del paquete de laminas. El estator de freno 3 esta accionado hidraulicamente, concretamente mediante la entrada y salida de liquido hidraulico traves de un taladro 14 en el espacio de trabajo 13. 35

Los frenos 1 genericos son frenos de seguridad. En el estado de reposo, el freno 1 esta siempre aplicado. Para ello esta previsto un acumulador de fuerza en forma de un resorte 4, que aprieta el estator de freno 3 en direccion a las laminas y aplica el freno de este modo. Es mediante un accionamiento activo del piston, es decir, una solicitacion con liquido hidraulico, cuando el piston puede alejarse del paquete de laminas en contra de la fuerza del resorte 4 40 pudiendo soltarse, por lo tanto, el freno.

El estator de freno 3 realizado como piston presenta dos superficies deslizantes 7, 8, que estan distanciadas entre si en la direccion radial por medio de un escalon de arbol. El piston 3 esta dispuesto en un cilindro 6. El cilindro 6 presenta tambien dos superficies deslizantes 7, 8, que estan distanciadas entre si en la direccion radial por medio de 45 un escalon de arbol. En la zona de las primeras superficies deslizantes y en la zona de las segundas superficies deslizantes esta previsto respectivamente un sistema de estanqueidad formado por respectivamente exactamente un elemento de estanqueidad 9, 10. Estos dos elementos de estanqueidad 9, 10 estanqueizan el espacio de trabajo 13 hacia los dos lados (en la direccion axial), de modo que no puede salir liquido hidraulico.

50 Si bien estos frenos han dado buenos resultados, deberia seguir aumentandose la seguridad de funcionamiento del freno, puesto que los frenos de este tipo son componentes relevantes para la seguridad. Debe estar garantizado en cualquier momento que sea posible tanto aplicar el freno como soltarlo.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invencion es proponer un sistema de seguridad para un freno generico que 55 este mejorado en cuanto a la seguridad de funcionamiento y que reduzca de este modo en particular la susceptibilidad a fallos del freno y facilite un control del funcionamiento correcto del freno.

Para conseguirlo, la invencion propone que al menos uno de los sistemas de estanqueidad presente tanto un elemento de estanqueidad primario como un elemento de estanqueidad secundario para estanqueizar el espacio de

trabajo al menos hacia un lado de forma redundante.

Visto desde el espacio de trabajo, el elemento de estanqueidad primario esta dispuesto mas cerca del espacio de trabajo que el secundario. El elemento de estanqueidad primario sirve, por lo tanto, normalmente para la 5 estanqueizacion conforme a lo prescrito del espacio de trabajo. En caso de que falle el elemento de estanqueidad primario pasando en consecuencia liquido hidraulico por el elemento de estanqueidad primario, el elemento de estanqueidad secundario se encarga de la estanqueizacion del espacio de trabajo hacia este lado. En un mantenimiento del freno, que dado el caso ha de realizarse regularmente, puede detectarse que ya ha llegado liquido hidraulico hasta el elemento de estanqueidad secundario, por lo que se puede suponer que el elemento de 10 estanqueidad primario esta desgastado. En este caso, el elemento de estanqueidad primario puede cambiarse. El freno puede hacerse funcionar, por lo tanto, conforme a lo prescrito entre los intervalos de mantenimiento, sin que salga liquido hidraulico en caso de un elemento de estanqueidad primario desgastado. De este modo aumenta la seguridad de funcionamiento del freno.

15 El elemento de estanqueidad primario puede estar distanciado del elemento de estanqueidad secundario. De este modo queda creada una zona intermedia entre el elemento de estanqueidad primario y el secundario. Esto significa, por ejemplo, que unas ranuras correspondientes para el alojamiento de los elementos de estanqueidad estan realizados separadas unas de otras. Una distancia de este tipo tiene entre otras cosas la ventaja de que en un mantenimiento del freno puede verse mejor si el liquido hidraulico ya ha pasado por el elemento de estanqueidad 20 primario y ha llegado a la zona intermedia entre el elemento de estanqueidad primario y el elemento de estanqueidad secundario.

Puede estar previsto que los dos sistemas de estanqueidad esten dispuestos en el piston o en el cilindro. No obstante, tambien puede estar previsto que un primer sistema de estanqueidad este dispuesto en el piston y un 25 segundo sistema de estanqueidad en el cilindro. Esto aumenta la flexibilidad en la construccion de un elemento de construccion de la tecnica de accionamiento provisto del sistema de seguridad segun la invencion.

Tanto el elemento de estanqueidad primario como el elemento de estanqueidad secundario de un sistema de estanqueidad pueden estar dispuestos en el piston o en el cilindro. No obstante, tambien puede estar previsto que o 30 el elemento de estanqueidad primario o el secundario de un sistema de estanqueidad este dispuesto en el piston y el otro elemento de estanqueidad correspondiente este dispuesto en el cilindro. De este modo se consigue aun mas flexibilidad en la construccion.

Segun una variante ventajosa de la invencion, los dos sistemas de estanqueidad presentan tanto un elemento de 35 estanqueidad primario como un elemento de estanqueidad secundario. Por lo tanto, el espacio de trabajo queda estanqueizado hacia los dos lados de forma redundante. Esto aumenta adicionalmente la seguridad de funcionamiento del freno.

Segun una variante ventajosa de la invencion esta realizado un taladro de fuga entre el elemento de estanqueidad 40 primario y el elemento de estanqueidad secundario. El taladro de fuga puede extenderse en la direccion radial respecto al eje del piston. No obstante, tambien son concebibles otras extensiones y orientaciones del taladro de fuga. Es esencial que haya un buen acceso al taladro de fuga. El taladro de fuga puede estar realizado en el cilindro o en el piston. El taladro de fuga pone a disposicion una especie de punto de fuga definido, a traves del cual puede volver a salir el refrigerante transportado conforme a lo prescrito al espacio de trabajo. El taladro de fuga esta 45 realizado respecto a la direccion axial del piston entre el elemento de estanqueidad primario y el secundario. En caso de que este desgastado el elemento de estanqueidad primario y el liquido hidraulico llegue entre el elemento de estanqueidad primario y el elemento de estanqueidad secundario, el mismo saldra en caso de una presion correspondiente del liquido hidraulico por el taladro de fuga. El liquido hidraulico que sale del taladro de fuga es, por consiguiente, un indicador de que el elemento de estanqueidad primario esta desgastado. En este caso, el freno 50 puede repararse correspondientemente. No obstante, no es necesaria una reparacion inmediata, puesto que el elemento de estanqueidad secundario aun se encarga de una estanqueizacion. Por lo tanto, aumenta la seguridad de funcionamiento de un freno y se facilita por consiguiente tambien el manejo.

No es necesario que el taladro de fuga este realizado en el mismo componente que el sistema de estanqueidad 55 asignado. El elemento de estanqueidad primario y secundario pueden estar realizados por ejemplo en el piston y el taladro de fuga puede estar realizado en el cilindro. Por lo tanto, para el funcionamiento correcto del sistema de seguridad, solo en la direccion axial del piston la disposicion del taladro de fuga debe realizarse entre los dos elementos de estanqueidad. En las otras direcciones, la disposicion del taladro de fuga puede elegirse de forma flexible segun las especificaciones constructivas. Las disposiciones del taladro de fuga, por un lado, y del sistema de

estanqueidad, por otro lado, estan realizadas de forma que pueden elegirse una independiente de la otra, con excepcion de la disposicion en la direccion axial.

Los elementos de estanqueidad estan dispuestos preferentemente en ranuras circunferenciales en el cilindro o en el 5 piston. Los elementos de estanqueidad pueden estar realizados como anillos retenes radiales. Todos los elementos de estanqueidad de un sistema de estanqueidad pueden estar realizados de forma identica. No obstante, los elementos de estanqueidad primarios tambien pueden diferir de los elementos de estanqueidad secundarios respecto a sus propiedades. Puede estar previsto que los elementos de estanqueidad primarios tengan una mayor calidad que los elementos de estanqueidad secundarios. Esto puede ser asi puesto que el elemento de 10 estanqueidad primario cumple la funcion de estanqueizacion esencial y el elemento de estanqueidad secundario solo representa algo asi como una opcion de reserva, no debiendo realizarse una estanqueizacion solo mediante el elemento de estanqueidad secundario mas largo de lo estrictamente necesario.

La invencion se refiere en particular al uso de un sistema de seguridad anteriormente descrito en un elemento de 15 construccion de la tecnica de accionamiento, como un freno o un acoplamiento liberable. La invencion se refiere ademas a un elemento de construccion de la tecnica de accionamiento, en particular un freno o un acoplamiento liberable, con una disposicion de acoplamiento. Este elemento de construccion de la tecnica de accionamiento presenta un sistema de seguridad anteriormente descrito, juntandose el piston del sistema de seguridad de tal modo con la disposicion de acoplamiento que un accionamiento del piston provoca una fuerza normal que genera un par 20 de friccion en la disposicion de acoplamiento. La disposicion de acoplamiento puede estar realizada por ejemplo como paquete de laminas que engranan unas en otras de la parte motriz y de la parte accionada.

Otras ventajas y caracteristicas de la invencion resultan de la descripcion expuesta a continuacion de las Figuras. Muestran:

25

la Figura 1 el freno descrito ya al principio y conocido por el estado de la tecnica con sistemas de estanqueidad convencionales;

la Figura 2 un corte parcial de un ejemplo de realizacion de un freno segun la invencion que esta provisto de un sistema de seguridad segun la invencion; y

30 la Figura 3 una forma de realizacion de un sistema de seguridad segun la invencion con taladros de fuga.

La Figura 2 muestra una forma de realizacion de un freno 20 segun la invencion. Esta dispone de una forma de realizacion de un sistema de seguridad segun la invencion descrito a continuacion, que esta representado detalladamente en la Figura 3.

35

El freno presenta un rotor 39, que esta unido de forma no giratoria con una lamina 38. La lamina 38 engrana con otra lamina 37, que esta asignada a un estator no detalladamente descrito. Las dos laminas 37, 38 pueden hacerse engranar de forma accionada por friccion una con otra mediante un movimiento axial.

40 Un piston 21 sirve para la realizacion de este movimiento axial y para la solicitacion de las laminas 37, 38 con una fuerza normal. El piston 21 aprieta con una primera superficie frontal contra la lamina 37. En la superficie frontal opuesta (lado derecho del plano de la Figura) esta realizada una escotadura. En esta esta dispuesto un transductor de fuerza 23, realizado en este caso como resorte helicoidal. Este transductor de fuerza 23 aprieta el piston 21 en direccion a la lamina 37, es decir, el freno 20 a una posicion de frenado. Para soltar el freno 20, el piston 21 debe 45 moverse hacia la derecha en el plano de la Figura, de modo que las dos laminas 37, 38 sueltan su engrane accionado por friccion.

El piston 21 esta alojado de forma deslizante en un cilindro 22. El piston 21 presenta una primera superficie deslizante 25 y una segunda superficie deslizante 26. Estas estan realizadas en la superficie exterior radial del 50 piston 21. La superficie exterior del piston 21 esta realizada de forma cilindrica. Las dos superficies deslizantes 25, 26 estan distanciadas una de la otra en la direccion radial por medio de un escalon de arbol en el piston 21. El cilindro 22 presenta superficies deslizantes 25, 26 correspondientes, comunes con el piston 21. Tambien el cilindro 22 presenta un escalon de arbol, que distancia las dos superficies deslizantes 25, 26 en la direccion radial unas de las otras. La altura de los escalones de arbol del piston 21 y del cilindro 22 se elige de forma correspondiente. Entre 55 el escalon de arbol del cilindro 22 y el escalon de arbol del piston 21 se forma un espacio de trabajo 24 en la direccion axial. El espacio de trabajo 24 puede solicitarse con un liquido hidraulico. Este se introduce a traves de una entrada/salida 40 en el espacio de trabajo 24. La solicitacion con liquido hidraulico hace que el piston 21 se aleje bajo presion del cilindro 22 hacia el lado derecho en el plano de la Figura. Este movimiento se realiza en contra de la fuerza de resorte del transductor de fuerza 23. En caso de volver a salir el liquido hidraulico del espacio de trabajo

24, el piston 21 vuelve a apretarse con la fuerza de resorte del transductor de fuerza 23 nuevamente en direccion de la lamina 37, por lo que vuelve a aplicarse el freno 20. Se trata, por lo tanto, de un llamado freno de seguridad, que esta aplicado en un estado de reposo.

5 En la zona de las dos superficies deslizantes 25, 26 esta previsto respectivamente un sistema de estanqueidad 27, 28. Un sistema de estanqueidad 27 estanqueiza el espacio de trabajo 24 en el plano de la Figura hacia el lado derecho. El otro sistema de estanqueidad 28 estanqueiza el espacio de trabajo 24 en el plano de la Figura hacia el lado izquierdo.

10 Los dos sistemas de estanqueidad 27, 28 presentan la particularidad de disponer de respectivamente dos elementos de estanqueidad 29, 30, 31, 32 diferentes. Se trata de un elemento de estanqueidad primario 29, 31 y de un elemento de estanqueidad secundario 30, 32. El elemento de estanqueidad primario 29, 31 esta dispuesto respectivamente mas cerca del espacio de trabajo 24 que el elemento de estanqueidad secundario 30, 32.

15 Los elementos de estanqueidad primarios 29, 31 estan distanciados de los elementos de estanqueidad secundarios 30, 32. Todos los elementos de estanqueidad 29 a 32 estan insertados en ranuras en el cilindro. Los elementos de estanqueidad son preferentemente anillos retenes radiales.

El elemento de estanqueidad primario 29, 31 cumple en un funcionamiento conforme a lo prescrito del freno 20 por

20 si solo la funcion de la estanqueizacion del espacio de trabajo 24. No obstante, en caso de desgastarse uno de los elementos de estanqueidad primarios 29, 31, el elemento de estanqueidad secundario 30, 32 correspondiente sirve como elemento de estanqueidad de seguridad. De este modo queda garantizado que en caso de fallar un elemento de estanqueidad primario 29, 31 no salga ningun liquido hidraulico de forma no deseada, es decir, que siga garantizada la estanqueizacion del espacio de trabajo 24.

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Entre los elementos de estanqueidad primarios 29, 31 y los elementos de estanqueidad secundarios 30, 32 esta previsto respectivamente un taladro de fuga 33, 34. A traves de este taladro de fuga 33, 34 puede salir conforme a lo prescrito liquido hidraulico, cuando falla el elemento de estanqueidad primario 29, 31 correspondiente. El extremo de los taladros de fuga 33, 34 no orientado hacia las superficies deslizantes 25, 26 puede ser visto, por ejemplo, por el

30 usuario del freno 20 o existen medios de deteccion correspondientes. En cualquier caso, cuando se detecta liquido hidraulico que sale a traves del taladro de fuga 33, 34, puede deducirse que hay un elemento de estanqueidad primario 29, 31 defectuoso. No obstante, gracias a la existencia del elemento de estanqueidad secundario 30, 32 esto no significa que ya este mermado el funcionamiento del freno 20. Por el contrario, sigue estando garantizada una estanqueizacion por estos elementos de estanqueidad secundarios.

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Si bien el ejemplo de realizacion segun las Figuras 2 y 3 muestra un freno, el principio descrito puede aplicarse correspondientemente a un acoplamiento liberable.

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Lista de signos de referencia

1: Freno

2: Rotor de freno

3: Estator de freno

4: T ransductor de fuerza

5: Unidad de piston y cilindro

6: Cilindro

7: Superficie deslizante

8: Superficie deslizante

9: Elemento de estanqueidad

10: Elemento de estanqueidad

11: Disco de presion

12: Laminas interiores

13: Espacio de trabajo

14: Taladro

20: Freno

21: Piston

22: Cilindro

23: T ransductor de fuerza

24: Espacio de trabajo

25: Superficie deslizante

26: Superficie deslizante

27: Sistema de estanqueidad

28: Sistema de estanqueidad

5 29: Elemento de estanqueidad primario

30: Elemento de estanqueidad secundario

31: Elemento de estanqueidad primario

32: Elemento de estanqueidad secundario

33: Taladro de fuga

10 34: Taladro de fuga

35: Escalon de arbol

36: Escalon de arbol

37: Lamina

38: Lamina

15 39: Rotor

40: Entrada/salida

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema de seguridad para elementos de construccion de la tecnica de accionamiento, en particular

frenos (20) y acoplamientos liberables, con un piston (21) hidraulicamente accionado, que esta alojado de forma 5 deslizante en un cilindro (22), presentando el piston (21) y el cilindro (22) respectivamente una primera superficie deslizante (25) y una segunda superficie deslizante (26) distanciada de la primera superficie deslizante (25) por medio un escalon de arbol (35, 36), extendiendose un espacio de trabajo (24) axialmente entre el escalon de arbol (35) del piston (21) y el escalon de arbol (36) del cilindro (22), estando estanqueizado el espacio de trabajo (24) hacia un lado en la zona de las primeras superficies deslizantes (25) con un primer sistema de estanqueidad (27) y 10 hacia el otro lado en la zona de las segundas superficies deslizantes (26) con un segunda sistema de estanqueidad (28), caracterizado porque al menos uno de los sistemas de estanqueidad (27, 28) presenta tanto un elemento de estanqueidad primario (29, 31) como un elemento de estanqueidad secundario (30, 32) para estanqueizar el espacio de trabajo (24) al menos hacia un lado de forma redundante.

15 2. Sistema de seguridad segun la reivindicacion 1, caracterizado porque entre el elemento de

estanqueidad primario (29, 31) y el elemento de estanqueidad secundario (30, 32) esta realizado un taladro de fuga

(33, 34).
3. Sistema de seguridad segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los dos

20 sistemas de estanqueidad (27, 28) presentan tanto un elemento de estanqueidad primario (29, 31) como un

elemento de estanqueidad secundario (30, 32).
4. Sistema de seguridad segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de estanqueidad (29, 30, 31, 32) estan dispuestos en ranuras circunferenciales en el cilindro (22) o en el

25 piston (21).
5. Sistema de seguridad segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de estanqueidad (29, 30, 31,32) estan realizados como anillos retenes radiales.

30 6. Sistema de seguridad segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el taladro

de fuga (33, 34) esta realizado en el cilindro (22) o en el piston (21).
7. Sistema de seguridad segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el taladro de fuga (33, 34) se extiende en la direccion radial respecto al eje del piston.

35
8. Elemento de construccion de la tecnica de accionamiento, en particular acoplamiento liberable o freno (20), con una disposicion de acoplamiento que puede ser conmutada entre una posicion que transmite un par entre la parte motriz y la parte accionada y una posicion que permite una marcha libre entre la parte motriz y la parte accionada, caracterizado por un sistema de seguridad segun una de las reivindicaciones anteriores, cooperando el

40 piston (21) del sistema de seguridad de tal modo con la disposicion de acoplamiento que un accionamiento del piston (21) provoca una fuerza normal que genera un par de friccion en la disposicion de acoplamiento.