ES2967284T3

ES2967284T3 - Máquina hidráulica

Info

Publication number: ES2967284T3
Application number: ES21197094T
Authority: ES
Inventors: Poul Erik Hansen; Achuthan Babu; Stig Kildegaard Andersen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2024-04-29
Anticipated expiration: 2041-09-16
Also published as: US20230080903A1; EP4151890B1; EP4151890A1; CN115823045A; US11892005B2

Abstract

Se describe una máquina hidráulica que comprende un primer miembro (1) que tiene una primera estructura (2) para una abertura de medio hidráulico en una primera superficie de interfaz (3) y un segundo miembro que tiene una segunda estructura para la abertura de medio hidráulico en una segunda superficie de interfaz. , estando la primera superficie de interfaz (3) en contacto con la segunda superficie de interfaz, en donde al menos uno de los miembros (1) está provisto de un elemento de soporte (6) que rodea el miembro (1). eficiencia. Con este fin, el elemento de soporte (6) comprende una resistencia que varía en dirección circunferencial alrededor del miembro (1) y/o en dirección del espesor en una región media del miembro (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Máquina hidráulica

La presente invención se refiere a una máquina hidráulica que comprende un primer miembro que presenta una primera estructura para una abertura de un medio hidráulico en una primera superficie de interconexión y un segundo miembro que presenta una segunda estructura para la abertura de medio hidráulico en una segunda superficie de interconexión, estando la primera superficie de interconexión en contacto con la segunda superficie de interconexión, en la que al menos uno de los miembros está provisto de un miembro de soporte que rodea el miembro.

En las líneas que siguen, se utiliza un intercambiador de presión o un dispositivo de recuperación de energía como ejemplo para dicha máquina hidráulica. Sin embargo, la invención no está limitada a este ejemplo, sino que es aplicable a cualquier parte de las máquinas hidráulicas en las que hay contacto entre dos superficies de interconexión que presentan unas aberturas y que son utilizadas para transferir un medio hidráulico desde un miembro a otro. El contacto puede ser un contacto deslizante o no deslizante.

Cuando las dos superficies de interconexión están en contacto, es importante que la planitud de estas superficies de interconexión de estanqueidad sea satisfactoria. En un dispositivo de recuperación de energía, una brida de puerto coopera con una placa de válvula. la brida de puerto es presionada contra la placa de válvula. Esto crea la necesaria estanqueidad entre la brida de puerto y la placa de válvula. Dependiendo de la estructura del medio hidráulico, la brida de puerto o la placa de válvula, respectivamente, se deformarán. Esto incrementará las fugas procedentes del sistema de válvula y reducirá la eficiencia de la máquina hidráulica.

Es conocido, por ejemplo a partir del documento US 10 094 364 B la utilización de un elemento de soporte bajo la forma de un anillo de compresión. El anillo de compresión puede presentar, en uno o ambos extremos, un reborde o brida que se proyecta radialmente desde un borde de la banda. Sin embargo, dicho anillo de compresión no resuelve el problema de las fugas.

El documento CN 212 718090 U describe una válvula de agua directa. La válvula comprende un primer cuerpo de válvula, un segundo cuerpo de válvula, un disco de válvula fijo, un disco de válvula móvil, un collarín de estanqueidad y un anillo elástico de ajuste.

El documento KR 20190033024 A describe una válvula eléctrica que comprende un asiento de válvula que presenta un primer puerto, un segundo puerto y un tercer puerto. Un asiento de válvula está provisto de un primer agujero pasante y de un segundo agujero pasante. La corredera está situada dentro del cuerpo de válvula y la corredera se ajusta por deslizamiento dentro de la válvula. Un anillo de compresión está dispuesto entre la válvula lateral del asiento de válvula y el cuerpo de válvula. El anillo de compresión está dispuesto sobre una porción de escalón anular, en la que el anillo de compresión es presionado para conseguir la fijación relativa entre el asiento de válvula y el cuerpo de válvula.

El documento GB 897700 A describe unas bombas hidráulicas y unos motores. Una bomba o motor de plato cíclico comprende un barril cilíndrico que puede rotar dentro de una carcasa y que contiene una pluralidad de cilindros paralelos al eje geométrico de rotación, siendo unos pistones de los cilindros accionados por un plato cíclico inclinado, una placa de válvula adosada a una cara de válvula del extremo del barril cilíndrico a distancia del plato cíclico. La placa de válvula está dispuesta en una carcasa y es lateralmente soportada por un collarín.

El problema subyacente a la invención es concretar una máquina hidráulica que ofrezca una eficacia satisfactoria.

Este objetivo se solventa mediante una máquina hidráulica tal como se describe en las líneas anteriores en el sentido de que el elemento de soporte comprende una resistencia que varía en dirección circunferencial alrededor del miembro y / o en la dirección del grosor en una región intermedia del miembro, en la que la resistencia del elemento de soporte varía dependiendo de la resistencia contra la deformación del miembro en una dirección paralela a su superficie de interconexión.

El término “resistencia” es un término abreviado para expresar las fuerzas con las cuales actúa el elemento de soporte sobre el miembro. Estas fuerzas ahora pueden variar a lo largo de la circunferencia del miembro y / o a lo largo del grosor del miembro. Esta variación en el grosor no está limitada a las partes de borde, sino que varía a lo largo de al menos una parte del miembro de la región intermedia.

La resistencia de los elementos de soporte varía dependiendo de la resistencia de la deformación del miembro. En muchos casos, la estructura del medio hidráulico no discurre exclusivamente en paralelo con el eje geométrico central del miembro, sino que discurre con arreglo a un ángulo. Esto significa que en una dirección de grosor del miembro hay partes con una resistencia mayor a una deformación radial y partes que ofrecen una resistencia menor a la deformación. Así, el elemento de soporte puede estar adaptado a las diferentes resistencias a la deformación.

En una forma de realización de la invención, la forma de la sección transversal del elemento de soporte varía en dirección circunferencial alrededor del miembro y / o en la dirección de grosor en una región intermedia del miembro. Así, la resistencia puede ser modificada mediante la modificación de la forma.

En una forma de realización de la invención, el elemento de soporte se presenta bajo la forma de un anillo de compresión conectado al miembro mediante un ajuste de interferencia, en la que el ajuste de interferencia varía en dirección circunferencial alrededor del miembro y / o en la dirección del grosor en una región intermedia del medio. La resistencia puede también verse influida por la fuerza del ajuste de interferencia.

En una forma de realización de la invención, la estructura del medio hidráulico del miembro comprende una primera asimetría y el elemento de soporte comprende una segunda asimetría que compensa la primera asimetría. La primera asimetría se traduce en unas resistencias diferentes contra la deformación. Estas diferencias son, al menos parcialmente, compensadas por la segunda asimetría.

En una forma de realización de la invención, el miembro comprende una primera forma externa y el elemento de soporte comprende una segunda forma externa, en la que una distancia entre la primera forma externa y la segunda forma externa varía en dirección circunferencial alrededor del miembro y / o en la dirección del grosor en la región intermedia del miembro. Esto significa que el elemento de soporte puede ser más delgado o más grueso en determinadas regiones.

En una forma de realización de la invención, el elemento de soporte comprende una cara de contacto adyacente al miembro, en la que al menos una parte de la cara de contacto en dirección circunferencial alrededor del miembro y / o en la dirección del grosor del miembro, forma un espacio para el miembro. Cuando el elemento de soporte forma un espacio con el miembro, no hay ninguna fuerza de compresión en el área del espacio. Una fuerza de compresión solo se genera por el elemento de soporte cuando el elemento de soporte contacta con el miembro.

En una forma de realización de la invención, el material del miembro es diferente del material del elemento de soporte. El material del miembro puede escogerse con respecto a la eficacia de estanqueidad o a otras características de la máquina hidráulica.

En una forma de realización de la invención, el miembro está compuesto por un material cerámico. Cuando el contacto está en un contacto deslizante, puede utilizarse un material cerámico para este contacto deslizante con otro elemento con baja fricción.

En una forma de realización de la invención, el miembro está compuesto por un material plástico. El material plástico puede también ser utilizado para una baja fricción cuando el contacto es un contacto deslizante.

En una forma de realización de la invención, el elemento de soporte es de acero inoxidable. El acero inoxidable puede producir la resistencia necesaria, esto es, las necesarias fuerzas para impedir la deformación del miembro.

En una forma de realización de la invención, el coeficiente de expansión térmica del miembro y del elemento de soporte difieren en no más de un 10%. El coeficiente de expansión térmica de los materiales del miembro y del elemento de soporte deben estar próximos entre sí.

En una forma de realización de la invención, el elemento de soporte sobresale al menos parcialmente sobre el miembro al menos en una parte de la circunferencia del miembro. En otras palabras, el elemento de soporte puede ser “más alto” que el miembro.

En una forma de realización de la invención, la superficie de interconexión es desigual sin la presión hidráulica en una parte de alta presión de la estructura del medio hidráulico y uniforme con la presión hidráulica en la parte de alta presión de la estructura del medio hidráulico. En otras palabras, el elemento de soporte recompensa la compensación producida por el medio hidráulico en la parte de alta presión de la estructura.

A continuación se describirán formas de realización preferentes de la invención con referencia a los dibujos, en los que:

La Fig . 1 es una

la Fig. 2 muestra

la Fig. 3 muestra

la Fig. 4 muestra

la Fig. 5 muestra

la Fig. 6 muestra

la Fig. 7 muestra

la Fig. 8 muestra

La Fig. 1 muestra esquemáticamente un primer miembro 1 de una máquina hidráulica que presenta un canal de alta presión 2 como una primera estructura para un medio hidráulico. El canal de alta presión 2 se abre en una primera superficie de interconexión 3. La primera superficie de interconexión 3 forma una superficie de estanqueidad en la que el miembro 1 descansa contra un segundo miembro del mecanismo hidráulico que no se muestra. El segundo miembro comprende así mismo una segunda estructura para el medio hidráulico que se abre en una segunda superficie de interconexión que contacta con la superficie de estanqueidad 3. El contacto entre las dos superficies puede ser un contacto estático, esto es, un contacto no deslizante, o puede ser un contacto deslizante.

El primer miembro, bajo la forma de una placa de puerto 1, comprende una brida de puerto 4. Durante el funcionamiento de la máquina hidráulica, la placa de puerto 1 rota en relación con el segundo miembro, por ejemplo, la placa de válvula.

Una pluralidad de flechas 5 muestra las posibles deformaciones de la brida de puerto 4 provocadas por la presión del medio hidráulico en el canal de alta presión 2 y las fuerzas generadas por estas presiones.

Con la finalidad de evitar estas deformaciones, se utiliza un elemento de soporte 6, por ejemplo, bajo la forma de un anillo de compresión. Las flechas 7 muestran las fuerzas producidas por el elemento de soporte 6 y las flechas 8 muestran las deformaciones producidas estas fuerzas 7, esto es, por las fuerzas producidas por el elemento de soporte 6. En una situación ideal, las deformaciones 5 producidas por la alta presión en el canal de alta presión 2 y las deformaciones 8 producidas por el elemento de soporte 6 son iguales en direcciones opuestas y se contrarrestan entre sí, de manera que pueda mantenerse la planitud de la primera superficie de interconexión (3) que actúa como una superficie de estanqueidad 3.

Sin embargo, la brida de puerto 4 no se deforma de manera uniforme, sino de manera desigual dependiendo de su geometría.

Para tomar en cuenta esta deformación desigual, el elemento de soporte 6 produce unas fuerzas que contrarrestan las deformaciones producidas por la alta presión del medio hidráulico, las cuales también son distribuidas de manera desigual. Estas fuerzas son designadas brevemente como “resistencia”. La resistencia del elemento de soporte 6 varía en dirección circunferencial alrededor del miembro 1. Como alternativa o adicionalmente, esta resistencia puede variar en la dirección del grosor, en particular en la región intermedia del miembro 1, esto es, la variación de la resistencia del miembro de soporte 6 no está limitada a sus bordes.

Esto se muestra esquemáticamente en la Fig. 2. La Fig. 2 muestra una sección transversal a través de una parte de la brida de puerto 4 y una parte del elemento de soporte 6.

En la Fig. 2a un elemento de soporte 6 presenta una sección transversal en forma de triángulo. La extensión radial del elemento de soporte 6 aumenta desde el extremo inferior del elemento de soporte 6 hasta el extremo superior del elemento de soporte 6 (como se muestra en la Fig. 1). En otras palabras, el grosor del elemento de soporte 6 es de mayor tamaño en la región de la superficie de estanqueidad 3, de manera que la deformación de la brida de puerto 4 en una región de la superficie de estanqueidad 3 se pueda minimizar.

La Fig. 2b muestra una sección transversal alternativa del elemento de soporte 6. Aquí, la extensión radial del elemento de soporte 6 aumenta desde la parte inferior hasta aproximadamente la mitad del grosor de la brida de puerto 4 y entonces se acorta paulatinamente antes del extremo superior de la brida de puerto 4. Entonces la extensión radial del elemento de soporte 6 disminuye ligeramente.

Esto significa que la resistencia del elemento de soporte 6 es mayor en la “mitad superior” de la brida de puerto (como se muestra en la Fig. 2b).

La Fig. 3 muestra esquemáticamente, en una vista desde arriba, la brida de puerto rodeado del elemento de soporte 6. Puede apreciarse que la brida de puerto 4 tiene forma circular, mientras que el elemento de soporte es de forma elíptica. Así, hay dos espacios 9, 10 entre la brida de puerto y el elemento de soporte 6. En estos espacios 9, 10 no existen fuerzas de compresión producidas por el elemento de soporte 6 al actuar sobre la brida de puerto 4.

La Fig. 3b muestra una forma de realización en la c cual la brida de puerto 4 tiene forma circular y el elemento de soporte 6 tiene forma de anillo con un contorno externo que también tiene forma circular. El contorno interno del elemento de soporte 6 tiene también forma circular. Sin embargo, hay tres espacios 9, 10, 11 entre la brida de puerto 4 y el elemento de soporte 6 en los que no se producen fuerzas de compresión.

La Fig. 4 muestra una forma de realización del miembro 1, en la que la Fig. 4a muestra el miembro 1 desde un lado, la Fig. 4b muestra el miembro 1 desde el lado opuesto y la Fig. 4c muestra una vista en sección a través del plano medio del miembro 1.

La brida de puerto 4 comprende dos aberturas en forma de riñón 12, 13 que están conectadas con los orificios de entrada y salida 14, 15, respectivamente. las aberturas del orificio de entrada y salida 14, 15 pueden estar conectados, por ejemplo, con los cilindros. El elemento de soporte 6 se presenta bajo la forma de un anillo de compresión. La forma del elemento de soporte 6 varía en dirección circunferencial. En este caso, la brida de puerto 4 comprende una primera forma externa circular y el elemento de soporte 6 comprende una segunda forma externa no circular. Una distancia entre la forma externa de la brida de puerto y la forma externa del elemento de soporte 6 varía en dirección circunferencia. En otras palabras, hay secciones 16 en las que el elemento de soporte 6 es más delgado, y secciones 17 en las que el elemento de soporte 6 es más grueso (todos en dirección radial). Esto significa que el elemento de soporte 6 presenta una resistencia superior en las regiones 17 que en las regiones 16.

La Fig. 5 muestra otra forma de realización, en la que la brida de puerto 4 está rodeada por el elemento de soporte 6. Aquí también, la Fig. 5a muestra el miembro 1 desde un lado. La Fig. 5b muestra el miembro desde el otro lado, y la Fig. 5c muestra una vista en sección. El elemento de soporte 6 presenta una forma variable en la dirección del grosor del miembro 1. La variación de la extensión radial del elemento de soporte 6 es prominente en una parte intermedia 18 del grosor del elemento de soporte 6. Esto significa que la resistencia del elemento de soporte 6 es mayor en la parte intermedia del grosor del miembro 1.

La Fig. 6 muestra en una forma de realización de la invención en la que el elemento de soporte presenta de nuevo la forma de un anillo de compresión. También aquí, la Fig. 6a muestra el miembro 1 desde un lado, la Fig. 6b muestra el miembro 1 desde el otro lado, y la Fig. 6c muestra una vista en sección. El elemento de soporte 6 presenta una resistencia variable en dirección circunferencial alrededor de la brida de puerto y en dirección del grosor de la brida de puerto 4 entre los dos bordes de la placa de puerto 1.

Otra forma de realización de la invención se muestra en la Fig. 7, en la que el elemento de soporte 6 de nuevo presenta dos regiones en dirección circunferencial que están en el lado de las aberturas en formas de riñón 12, 13 en la extensión radial. De nuevo la Fig. 7a muestra el miembro 1 desde un lado, la Fig. 7b muestra el miembro 1 desde el otro lado y la Fig. 7c muestra una vista en sección. Sin embargo, la mayor extensión radial está limitada a solo la mitad del grosor de la brida de puerto 41 en la que las aberturas con forma de riñón 12, 13 están dispuestas.

La Fig. 8 muestra un segundo miembro de la máquina hidráulica bajo la forma de una placa de válvula 19 que presenta unas aberturas con forma de riñón 20, 21. Una nervadura 22, 23 ha sido introducida en cada abertura con forma de riñón 20, 21 para impedir que el elemento de soporte 6 dañe las aberturas con forma de riñón 20, 21. Sin embargo, cuando el elemento de soporte 6 está provisto de una resistencia variable, esta nervadura 22, 23 puede ser omitida.

De nuevo, el elemento de soporte 6 muestra una extensión radial que varía en dirección circunferencial y en la dirección de grosor de la placa de válvula 19.

Como puede apreciarse en la Fig. 8b, la placa de válvula 19 comprende una primera asimetría 24 y el elemento de soporte 6 comprende una segunda asimetría 25. La segunda asimetría 25 compensa la primera asimetría 24.

La brida de puerto 4 y el elemento de soporte 6 pueden ser de diferentes materiales. Lo mismo puede decirse de la placa de válvula 19 y del elemento de soporte 6. La placa de válvula 19 y / o la brida de puerto 4 pueden ser de material plástico o de material cerámico. El elemento de soporte 6 puede ser de acero, en particular, de acero inoxidable.

El elemento de soporte 6 puede ser producido mediante impresión en 3D.

El coeficiente de la expansión térmica del elemento de soporte 6 y de la brida de puerto 4 o de la placa de válvula 19, respectivamente, deben ser próximos entre sí. En otras palabras, el coeficiente de expansión térmica de la brida de puerto, de la placa de válvula 19 y del elemento de soporte 6 difieren en no más de un 10%.

El elemento de soporte 6 sobresale al menos parcialmente sobre la brida de puerto 4 o de la placa de válvula 19, al menos en una parte de la circunferencia de la placa de puerto 1o de la placa de válvula 19, respectivamente.

Es posible hacer que la superficie de estanqueidad 3 resulte desigual en un estado en el que no haya una presión hidráulica en el canal de alta presión 2, esto es, las fuerzas producidas por el elemento de soporte 6 conduzcan a una deformación de la superficie de estanqueidad 3. Esta deformación sería compensada para cuanto la presión hidráulica en el canal de alta presión 2 aumentara, de manera que, por ejemplo, a una presión de 80 barias, la planitud requerida se obtendría.

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Máquina hidráulica que comprende un primer miembro (1) que presenta una primera estructura (2) para una abertura de un medio hidráulico en una primera superficie de interconexión (3) y un segundo miembro (19) que presenta una segunda estructura (20, 21) para la abertura del medio hidráulico en una segunda superficie de interconexión, estando la primera superficie de interconexión (3) en contacto con la segunda superficie de interconexión, en la que al menos uno de los miembros (1, 19) está provisto con un elemento de soporte (6) alrededor del miembro (1, 19), en la que,

el elemento de soporte (6) comprende una resistencia en dirección circunferencial alrededor del miembro (1, 19) y / o en la dirección del grosor en una región intermedia del miembro (1, 19),

caracterizada porque

la resistencia del elemento de soporte (6) varía dependiendo de la resistencia a la deformación del miembro (1, 19) en una dirección paralela a su superficie de interconexión (3).

2. - Máquina hidráulica de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizada porquela forma de la sección transversal del elemento de soporte (6) varía en dirección circunferencial alrededor del miembro (1, 19) y / o en la dirección del grosor en una región intermedia del miembro (1, 19).

3. - Máquina hidráulica de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,caracterizada porqueel elemento de soporte (3) tiene la forma de un anillo de compresión conectado al miembro (1, 19) con un ajuste de interferencia, en la que el ajuste de interferencia varía en dirección circunferencial alrededor del miembro (1, 19) y / o de la dirección del grosor en una región intermedia del miembro (1, 19).

4. - Máquina hidráulica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizada porquela estructura (21) para el medio hidráulico del miembro (1, 19) comprende una primera asimetría (24) y el elemento de soporte (6) comprende una segunda asimetría (25) que compensa la primera asimetría (24).

5. - Máquina hidráulica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizada porqueel miembro (1, 19) comprende una primera forma externa y el elemento de soporte (6) comprende una segunda forma externa, en la que una distancia entre la primera forma externa y la segunda forma externa varía en dirección circunferencial alrededor del miembro (1, 19) y / o en dirección del grosor en una región intermedia del miembro (1, 19).

6. - Máquina hidráulica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,caracterizada porqueel elemento de soporte (6) comprende un contacto adyacente al miembro (1, 19),

en la que al menos una parte del contacto en dirección circunferencial alrededor del miembro (1, 19) y / o de la dirección del grosor del miembro forma un espacio (9, 10, 11) con el miembro (1, 19).

7. - Máquina hidráulica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,caracterizada porqueel material del miembro (1 19) es diferente del material del elemento de soporte (6).

8. - Máquina hidráulica de acuerdo con la reivindicación 7,caracterizada porqueel miembro (1, 19) es de un material cerámico.

9. - Máquina hidráulica de acuerdo con la reivindicación 7,caracterizada porqueel miembro (1, 19) es de un material plástico.

10. - Máquina hidráulica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9,caracterizada porqueel elemento de soporte (6) es de acero inoxidable.

11. - Máquina hidráulica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10,caracterizada porqueel elemento de soporte (6) está impreso en 3D.

12. - Máquina hidráulica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11,caracterizada porqueel coeficiente de expansión térmica del miembro (1, 19) y del elemento de soporte (6) difieren en no más de un 10%.

13. - Máquina hidráulica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12,caracterizada porqueel elemento de soporte (6) sobresale al menos en parte sobre el miembro (1, 19) al menos en una parte de la circunferencia del miembro (1, 19).

14. - Máquina hidráulica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13,caracterizada porquela superficie de interconexión (3) está configurada para ser desigual en un estado, donde no existe ninguna presión hidráulica presente en una parte de alta presión de la estructura (2; 20, 21) para el medio hidráulico y configurada para ser uniforme en un estado en el que la presión hidráulica está presente en la parte de alta presión de la estructura (2; 20, 21) para el medio hidráulico.