ES2867478T3 - Multiplicador de presión hidráulico y procedimiento para producir una tensión de presión axial en el cilindro de alta presión - Google Patents
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Abstract
Multiplicador de presión hidráulico, que comprende una parte de baja presión (A) que contiene un pistón hidráulico (13) que puede desplazarse de forma controlada en ambas direcciones axiales, mediante un fluido de trabajo, en un cilindro hidráulico (14), y de ambos lados, de forma opuesta, una parte de alta presión (B, B') con respectivamente un émbolo buzo (11) que puede moverse mediante el pistón hidráulico (13), en un cilindro de alta presión (1), que por una parte se encuentra en contacto de presión con el cilindro hidráulico (14) y, por otra parte, con un cuerpo de la válvula (2), mediante la utilización de sistemas de estanqueidad, en donde el respectivo cilindro de alta presión (1) está dispuesto en un manguito tensor (6) que, por una parte, está conectado de forma separable con el cilindro hidráulico (14) y, por otra parte, con un cuerpo de la válvula (2), caracterizado por que en el cilindro hidráulico (14), para cada cilindro de alta presión (1), un pistón de mordaza (7) puede desplazarse de forma axial y puede fijarse mediante medios de presión (8), y el pistón de mordaza (7), por una parte, presenta superficies de presión (71) para la aplicación de presión del lado frontal del cilindro de alta presión (1), con una junta de alta presión (9) para el émbolo buzo (11), y por otra parte presenta superficies de presión (72) para una aplicación de presión mediante el pistón hidráulico (13).
Description
DESCRIPCIÓN
Multiplicador de presión hidráulico y procedimiento para producir una tensión de presión axial en el cilindro de alta presión
La presente invención se refiere a un multiplicador de presión hidráulico según el preámbulo de la reivindicación 1.
Los multiplicadores de presión de esa clase se conocen por ejemplo por el documento US2012/63939 y se utilizan cada vez más, por ejemplo, en los dispositivos de corte por chorro de agua, y debido a la presión elevada en la parte de alta presión, plantean exigencias particulares en cuando a las propiedades mecánicas de los componentes y en cuanto a los sistemas de estanqueidad utilizados, con respecto a su vida útil.
Se conocen los más diversos sistemas de estanqueidad para una biela del pistón de alta presión desplazado en el cilindro de alta presión, así como cilindros de alta presión en el cuerpo de la válvula o en la cabeza de estanqueidad, que apuntan a una vida útil prolongada y a una inversión reducida para el mantenimiento.
En todos los casos, un conjunto de alta presión de un multiplicador de presión hidráulico requiere tensiones de presión permanentes en las áreas de junta. A este respecto, se conocen propuestas para disponer pernos de tracción entre el cuerpo de la válvula y los cilindros de trabajo o de baja presión, produciendo de ese modo tensiones de presión en los sistemas de estanqueidad con émbolos buzo. Debido a las fuerzas de pretensión requeridas, sin embargo, eventualmente en el conjunto de herramientas se necesita un dispositivo pretensor hidráulico especial.
El objeto de la presente invención consiste en crear un multiplicador de presión hidráulico de la clase mencionada en la introducción, que supere las desventajas en el estado de la técnica y, de manera sencilla, posibilite una pretensión de presión permanente en las áreas de junta, y que permita trabajos de servicio, así como de cambio de componentes, de forma separada, en las respectivas partes de alta presión.
Además, el objetivo de la presente invención consiste en indicar un nuevo procedimiento para producir una tensión de presión axial en un cilindro de alta presión de un multiplicador de presión hidráulico, que asegure una compresión uniforme, de una con respecto a otra, de las superficies de presión en las áreas de junta de partes de alta presión, con la pretensión deseada y con una inversión reducida.
El objeto de la invención antes mencionado se soluciona de manera que el respectivo cilindro de alta presión está dispuesto en un manguito tensor que, por una parte, se encuentra conectado de forma separable con el cilindro hidráulico y, por otra parte, con un cuerpo de la válvula, y en el cilindro hidráulico, para cada cilindro de alta presión, un pistón de mordaza puede desplazarse de forma axial y puede fijarse mediante medios de presión, y el pistón de mordaza, por una parte, presenta superficies de presión para la aplicación de presión del lado frontal del cilindro de alta presión, con una junta de alta presión para el émbolo buzo y por otra parte presenta superficies de presión para una aplicación de presión mediante el pistón hidráulico.
Las ventajas alcanzadas con un multiplicador de presión según la invención, entre otras, residen en el hecho de que el cuerpo de la válvula y el cilindro hidráulico están conectados respectivamente de forma separable, mediante un manguito tensor, por tanto facilitando un trabajo de mantenimiento, y en el hecho de que en el cilindro hidráulico, dispuesto aguas arriba del pistón hidráulico, está dispuesto un pistón de mordaza.
Después de un ensamblaje sencillo de los componentes de una parte de alta presión, mediante una introducción de un fluido de trabajo en el espacio opuesto del cilindro hidráulico, el pistón hidráulico, con sus superficies de presión radiales, puede activarse en aquellas del pistón de mordaza.
Otro aumento de presión sencillo del fluido de trabajo consigue un desplazamiento del pistón de mordaza en dirección del eje y una constitución de fuerza de presión en el lado frontal del cilindro de alta presión, con la junta de alta presión.
Puesto que ahora un cuerpo de la válvula y el cilindro hidráulico están conectados mediante un manguito tensor, y el pistón de mordaza presiona contra un lado frontal del cilindro de alta presión, en el lado opuesto, en el anillo soporte en el cuerpo de la válvula, se conforma una junta de alta presión efectiva.
En el funcionamiento pesado de un multiplicador de presión hidráulico, sin embargo, una junta de alta presión sólo es efectiva en el caso de una pretensión mecánica de una magnitud insuficiente, así como en el caso de una tensión de presión axial permanente de esa clase en el cilindro de alta presión.
Una regulación de la magnitud de la tensión de presión permanente en el cilindro de alta presión, en un multiplicador de presión hidráulico según la invención, se alcanza de manera que la presión del fluido de trabajo se incrementa mediante el valor de funcionamiento, de modo que el pistón de mordaza, con fuerza de presión aumentada, actúa en el cilindro de alta presión, y en esa posición, mediante medios tensores, tiene lugar una fijación axial del pistón de mordaza.
De este modo, de manera sencilla, cada parte de alta presión puede regularse de forma individual, debido a lo cual se necesitan tiempos de mantenimiento cortos y ningún dispositivo tensor propio.
El cuerpo de la válvula con una válvula de succión y una válvula de presión, de manera conocida, del modo antes expuesto brevemente, presenta un sistema de junta con respecto al cilindro de alta presión, por ejemplo, un anillo soporte metálico deformable, que es efectivo de forma permanente mediante una pretensión de presión.
Según una configuración de la invención se considera ventajoso que el pistón de mordaza pueda fijarse en posición axial en el cilindro hidráulico, mediante tornillos tensores, en contra de fuerzas de presión, desde el cilindro de alta presión. De manera sencilla, debido a esto, una fijación uniforme del pistón de mordaza en el cilindro hidráulico puede tener lugar después de una regulación de la fuerza de presión del cilindro de alta presión, aplicando al pistón hidráulico fluido de trabajo, por ejemplo, con una presión que se sitúa un 30% por encima del valor de funcionamiento.
De manera conveniente, la biela del émbolo buzo o del pistón de alta presión está fijada en un manguito de contracción que está conectado al pistón hidráulico. Mediante esa forma de realización de la conexión se alcanza una seguridad elevada del acoplamiento en el funcionamiento permanente.
El otro objetivo de la invención consiste en indicar un procedimiento para producir una tensión de presión axial en un cilindro de alta presión de un multiplicador de presión hidráulico, se logra debido a que en la posición abierta, al menos una de las válvulas en el cuerpo de la válvula, mediante fluido de trabajo de los pistones hidráulicos, se activa en dirección del eje en el pistón de mordaza, y se efectúa un aumento de presión del flujo de trabajo a un valor superior a la presión de trabajo del multiplicador de presión, lo cual provoca una compresión del pistón de mordaza en el lado frontal del cilindro de alta presión, así como de la junta de alta presión de la biela del émbolo buzo, en donde a continuación, en el lado frontal opuesto del cilindro de alta presión, en el anillo soporte del cuerpo de la válvula, se conforma una fuerza de presión opuesta; esas fuerzas provocan tensiones de presión axiales en el cilindro de alta presión, después de lo cual, mediante medios tensores, fijan el pistón de mordaza, y se mantienen las tensiones de presión axiales en el cilindro de alta presión.
Las ventajas alcanzadas con el procedimiento según la invención esencialmente residen en el hecho de que mediante un aumento de la presión de un fluido de trabajo tiene lugar una compresión homogénea, de una contra otra, de las superficies de presión del pistón hidráulico y del pistón de mordaza y, además, tiene lugar un efecto de presión sobre el lado frontal del cilindro de alta presión, así como sobre el anillo soporte. De este modo puede alcanzarse un efecto de estanqueidad de alta presión permanente al aumentar la presión en el fluido de trabajo, mediante la presión de trabajo.
Conforme al procedimiento, una tensión de presión constituida en el cilindro de alta presión se mantiene mediante la fijación del pistón de mordaza en el pistón hidráulico.
A continuación, la invención debe explicarse en detalle en un dibujo, que de todos modos representa sólo una vía de realización.
La figura 1 muestra un multiplicador de presión hidráulico.
Para una asociación más sencilla de las partes y componentes puede utilizarse la siguiente lista de símbolos de referencia.
A Parte de baja presión
B, B' Partes de alta presión
1 Cilindro de alta presión
2 Cuerpo de la válvula
3 Anillo soporte
4 Válvula de succión (válvula de entrada)
5 Válvula de presión (válvula de salida)
6 Manguito tensor
7 Pistón de mordaza
71 Superficie de presión hacia el cilindro de alta presión
72 Superficie de presión hacia el pistón hidráulico
8 Tornillo tensor
9 Junta de alta presión
10 Casquillo de compensación
11 Émbolo (biela del pistón de alta presión)
12 Manguito de contracción
13 Pistón hidráulico
14 Cilindro hidráulico
En la figura 1 se representa un multiplicador de presión hidráulico según la invención, compuesto por una parte de baja presión A con un pistón 13 que actúa de forma doble, en un cilindro hidráulico 14, y a ambos lados respectivamente una parte de alta presión B,B’.
Puesto que las partes de alta presión están realizadas iguales, en las explicaciones se aborda solamente la parte de alta presión mostrada en la parte izquierda de la figura 1.
En el cilindro hidráulico 14, desde la parte de baja presión A, está dispuesto un pistón 13, que puede moverse en ambas direcciones del eje, controlado por fluido de trabajo.
El cilindro hidráulico 14 y un cuerpo de la válvula 2 están conectados de forma separable mediante un manguito tensor 6, en donde en el manguito tensor 6 se encuentran un cilindro de alta presión 1 con un casquillo de compensación 10 y un émbolo o bien una biela del pistón de alta presión 11; biela del pistón de alta presión 11 que sobresale mediante un pistón de mordaza 7 y está fijado en el pistón hidráulico 13 mediante un casquillo de contracción 12.
Al producirse una tensión de presión axial en el cilindro de alta presión, en el cilindro hidráulico 14, en la parte apartada de la parte de baja presión B, se introduce un fluido de trabajo (no representado), y el pistón hidráulico 13 con su superficie de presión del lado frontal se activa en la superficie de presión 72 del pistón de mordaza 7, y se desplaza axialmente al estar abiertos los tornillos tensores 8. Debido a esto, la superficie de presión 71 del pistón de mordaza 7 y la superficie frontal del cilindro de alta presión 1 entran en contacto con una junta de alta presión 9.
Un aumento de la presión en el fluido de trabajo desplaza más el pistón 13 y el pistón de mordaza 7 contra el cilindro de alta presión 1, y transmite al mismo una pretensión de presión que activa la junta de alta presión 9 con respecto a la biela del pistón de alta presión 11 y una junta, mediante una deformación del anillo soporte 3, en el cuerpo de la válvula 2.
La presión del fluido de trabajo en el cilindro hidráulico 14, a continuación, se regula a un valor por encima de la presión de trabajo prevista, para asegurar una pretensión permanente en el cilindro de alta presión 11 y, de ese modo, un efecto de estanqueidad permanente del anillo soporte 3 con respecto al cuerpo de la válvula 2.
Una posición del eje, alcanzada de ese modo, del pistón de mordaza 7, se estabiliza mediante elementos de fijación 8, eventualmente mediante tornillos tensores, desde el cilindro hidráulico 14, y ese posicionamiento se mantiene durante el funcionamiento en curso del multiplicador de presión.
Claims (5)
1. Multiplicador de presión hidráulico, que comprende una parte de baja presión (A) que contiene un pistón hidráulico (13) que puede desplazarse de forma controlada en ambas direcciones axiales, mediante un fluido de trabajo, en un cilindro hidráulico (14), y de ambos lados, de forma opuesta, una parte de alta presión (B, B’) con respectivamente un émbolo buzo (11) que puede moverse mediante el pistón hidráulico (13), en un cilindro de alta presión (1), que por una parte se encuentra en contacto de presión con el cilindro hidráulico (14) y, por otra parte, con un cuerpo de la válvula (2), mediante la utilización de sistemas de estanqueidad, en donde el respectivo cilindro de alta presión (1) está dispuesto en un manguito tensor (6) que, por una parte, está conectado de forma separable con el cilindro hidráulico (14) y, por otra parte, con un cuerpo de la válvula (2), caracterizado por que en el cilindro hidráulico (14), para cada cilindro de alta presión (1), un pistón de mordaza (7) puede desplazarse de forma axial y puede fijarse mediante medios de presión (8), y el pistón de mordaza (7), por una parte, presenta superficies de presión (71) para la aplicación de presión del lado frontal del cilindro de alta presión (1), con una junta de alta presión (9) para el émbolo buzo (11), y por otra parte presenta superficies de presión (72) para una aplicación de presión mediante el pistón hidráulico (13).
2. Multiplicador de presión hidráulico según la reivindicación 1, caracterizado por que el cuerpo de la válvula (2), de modo conocido, presenta una válvula de succión (4) y una válvula de presión (5) con conexiones hacia el área interna del cilindro de alta presión (1), y un sistema de junta, así como un anillo soporte (3) hacia el cilindro de alta presión (1).
3. Multiplicador de presión hidráulico según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado por que el pistón de mordaza (7) puede fijarse en posición axial en el cilindro hidráulico (14), mediante tornillos tensores (8), en contra de fuerzas de presión, desde el cilindro de alta presión (1).
4. Multiplicador de presión hidráulico según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la biela del émbolo buzo o del pistón de alta presión (11) está fijado en un casquillo de contracción (12), que está conectado con el pistón hidráulico (13).
5. Procedimiento para producir una tensión de presión axial en un cilindro de alta presión, de multiplicadores de presión hidráulicos según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la posición abierta, al menos una de las válvulas (4,5) en el cuerpo de la válvula (2), mediante fluido de trabajo de los pistones hidráulicos (13), se activa en dirección del eje en el pistón de mordaza (7), y se efectúa un aumento de presión del flujo de trabajo a un valor superior a la presión de trabajo del multiplicador de presión, lo cual provoca una compresión del pistón de mordaza (7) en el lado frontal del cilindro de alta presión (1), así como de la junta de alta presión (9) de la biela del émbolo buzo, en donde a continuación, en el lado frontal opuesto del cilindro de alta presión (1), en el anillo soporte (3) del cuerpo de la válvula (2), se conforma una fuerza de presión opuesta; esas fuerzas provocan tensiones de presión axiales en el cilindro de alta presión (1), después de lo cual, mediante medios tensores (8), fijan el pistón de mordaza (7), y se mantienen las tensiones de presión axiales en el cilindro de alta presión (1).
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