MXPA04008340A - Metodo y aparato para reducir el ruido llevado por el fluido en sistemas hidraulicos. - Google Patents

Abstract

Metodo y aparato para eliminar el ruido inducido por la turbulencia en una manguera flexible que absorbe pulsaciones, como en un sistema de direccion hidraulica, que contiene una bomba de alimentacion de fluido a presion y un engranaje de direccion operado por el fluido a presion que descarga la bomba. La manguera tiene un reductor dispuesto en la perforacion de la manguera, y el reductor tiene una perforacion de flujo continuo de menor diametro que el de la pared adyacente de la perforacion de la manguera. La perforacion de flujo continuo tiene una seccion transversal de tubo venturi. La entrada, garganta y salida del reductor tipo venturi se disenan de manera que conducen el fluido con eficiencia a traves de ellas al adaptar las caracteristicas del fluido, las presiones de operacion , la densidad del fluido y otros parametros del sistema de manera que el venturi opera por debajo del valor critico inferior del numero de Reynolds de flujo de fluido a traves de un recuctor, para mediante ello minimizar o eliminar la turbulencia del fluido a la salida del reductor y/o inmediatamente corriente debajo de la misma.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA REDUCIR EL RUIDO LLEVADO POR EL FLUIDO EN SISTEMAS HIDRÁULICOS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un aparato atenuador de ruido y/o vibraciones para un sistema que mueve liquido bajo presión, y a un método para atenuar ruido y/o vibraciones en un sistema de esta índole, particularmente en el sistema hidráulico de una unidad de dirección hidráulica de un vehículo. ANTECEDENTES Y SUMARIO DE LA INVENCIÓN El ruido llevado por el fluido se encuentra comúnmente presente en los sistemas hidráulicos que son accionados por aparatos de bombeo como bombas de engranajes, de aspas o de pistón. Típicamente, el ruido se produce cuando las ondas de presión generadas como escarceo del flujo de la bomba encuentran impedancia de flujo por parte del sistema. El ruido llevado por el fluido presente en un sistema hidráulico provoca la vibración de los aparatos mecánicos, como líneas hidráulicas, válvulas de control, motores hidráulicos y elementos de soporte estructural. En muchos casos esta vibración se acopla con la atmósfera y es la fuente de ruido acústico indeseado. Naturalmente se desea atenuar ese ruido llevado por el fluido.

Los aparatos de reducción de ruido llevado por el fluido en el lado de alta presión de los sistemas de dirección hidráulica de la técnica anterior usualmente comprenden un tubo flexible de metal o plástico, que se denomina cable sintonizador, que se coloca en el interior de una sección de manguera de volumen adecuado. Uno de los aparatos más antiguos de esta técnica anterior es el que se revela en la patente U.S. 3,323,305 a Klees . En el lado de baja presión de los sistemas de dirección hidráulica de la técnica anterior se usa otro tipo de dispositivo "sintonizador", uno que no emplea el concepto de cable sintonizador de tubo dentro de tubo, sino que simplemente un reductor en la linea de la manguera de retorno. Estos reductores usualmente son del tipo de conducto de diámetro constante que se muestra como reductor 10 en la patente U.S. 4,285,535 a Katayama et al. Estos reductores se insertan en un sitio seleccionado en la manguera flexible de la linea de retorno de baja presión para formar una barrera al flujo que ayuda a equilibrar las presiones en el sistema de la dirección hidráulica, y mediante ello evitar sacudidas de tipo de "cimbrado" en determinadas condiciones de operación, como se entiende perfectamente en esta técnica. En muchos sistemas de dirección hidráulica, un reductor de equilibrio de este tipo que se inserta en el lado de retorno del circuito típicamente opera bajo presiones de fluido del sistema de aproximadamente 7.031 a 10.546 kg/cm2 (100 a 150 psi), las cuales son presiones mucho más bajas de las que son típicas en el lado de salida de la bomba del circuito de la dirección hidráulica, en donde las presiones pueden ser de alrededor de los 105.460 kg/cm2 (1500 psi) . De conformidad con la presente invención, se observó que con ciertas condiciones el reductor del lado de retorno produce un ruido "sibilante" audible que se puede oír en el compartimiento de los pasajeros. Se especuló que la causa podría ser un ángulo interno brusco (chaflán) a la entrada al conducto de flujo continuo de diámetro constante del reductor, el ángulo brusco a la salida de este conducto de flujo continuo, el acabado de la superficie del paso, los bordes posiblemente agudos a la entrada y la salida del conducto de flujo continuo, así como también el brusco diferencial de diámetro entre el diámetro interno de la manguera y el diámetro interno del reductor. Se pensó que cualquiera o todos estos parámetros contribuyen para que el flujo del fluido se torne turbulento en la cercanía de la salida del conducto de flujo continuo del reductor, produciendo mediante esto el ruido "sibilante". Otro problema, no relacionado con el problema de ruido que se experimenta con el reductor del lado de baja presión que se produce actualmente (muchas veces conocido en el ramo como "hueso de perro" era la contracción de la manguera cuando la ubicación del casquillo engarzado a presión no es correcta con relación al contorno externo de hueso de perro del reductor. En esos caso, el borde elevado del reductor algunas veces ocasionó daño a la manguera, y la falla de la manguera. Suponiendo que el problema del ruido "sibilante" efectivamente se debe a la creación de una condición turbulenta en el flujo del fluido justo antes o después de la salida del reductor, los problemas secundarios serian la excesiva caída de presión y el calor que se genera por esa turbulencia, así como también el desgaste potencial por escarceo en la pared del tubo. Además, estos problemas secundarios pueden estar presentes aún en ausencia de un nivel de turbulencia suficiente para producir el desagradable "sibilante" audible. Por lo tanto, y a guisa de descripción sumaria, y no como limitación, la presente invención se enfoca a proporcionar una nueva forma de reductor para el uso en conductos de fluido reductores de ruido sujetos a pulsaciones de presión. El reductor tiene un conducto de flujo continuo central abierto en sus extremos axiales opuestos, pero este conducto de flujo continuo se configura con la forma de un tubo venturi clásico en lugar del conducto de flujo continuo de diámetro constante convencional. En una modalidad presentemente preferida, pero ejemplar de la invención, el conducto de flujo continuo del reductor se configura como un tubo venturi que tiene una entrada ahusada ligeramente convergente (en la dirección de flujo del fluido) , una garganta de diámetro constante, y una salida ahusada ligeramente divergente (en la dirección de flujo del liquido) . Por consiguiente, el conducto de flujo continuo del reductor se construye con la configuración de una entrada, garganta y salida tipo venturi, dispuestas y operativas para minimizar la turbulencia a la salida del reductor y/o inmediatamente corriente abajo del mismo, en las condiciones de presión y flujo de fluido con las que se usa el reductor. Preferiblemente la configuración de la sección transversal del interior del reductor es simétrica alrededor de todos los ejes, y el ángulo de ahusado para ambas la entrada y la salida es de aproximadamente 8o. Aún cuando el reductor se puede fabricar de material metálico, como bronce, aluminio o acero, se prefiere la fabricación del reductor mediante fundición inyectada de un material plástico adecuado para obtener superficies de pared más lisas en el conducto de flujo continuo, asi como también para economizar en el ensamble y el costo de las partes. De acuerdo al método de conformidad con la invención, la entrada, garganta y salida del venturi se diseñan para conducir fluido a través de ellas en el sistema operativo del dispositivo de fluido a presión mediante adaptación de las características del fluido, las presiones de operación, la densidad del fluido y otros parámetros relevantes del sistema, de manera que el venturi opera por debajo del valor crítico inferior del número Reynolds de flujo de fluido a través del reductor, para mediante esto minimizar o eliminar el ruido por medio de la minimización o eliminación de la turbulencia del fluido en la salida del reductor y/o inmediatamente corriente abajo de la salida del venturi reductor. Como se indicó en lo precedente, el venturi reductor de la invención actualmente esta destinado en primer lugar para el uso en la línea de retorno de una dirección hidráulica al depósito de reserva que alimenta el lado de entrada de la bomba del circuito de la dirección hidráulica, en donde son típicas las presiones de fluido de 7.031 a 10.546 kg/cm2 (100 a 150 psi, debido a que esta parece ser el área en que son más graves los problemas de la turbulencia y se manifiestan con el desagradable ruido "sibilante". Sin embargo, la modalidad preferida del reductor, debido a sus otras características ventajosas, así como a la forma de venturi del conducto de flujo continuo también se puede utilizar en el lado de alta pres ón del circuito de la direcc ón hidráulica como un reductor central en el ensamble de cable sintonizador típico que se usa en este lado del sistema. Otras y secundarias características novedosas de la invención se desprenderán de la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones anexas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención, junto con objetos, características y ventajas adicionales de la misma se entenderá mejor por la siguiente descripción detallada, las reivindicaciones anexas y los dibujos que la acompañan, en los que la: FIG. 1 es. una vista longitudinal de la sección transversal central tomada a lo largo de la línea 1-1 de la FIG. 2, de una modalidad actualmente preferida, pero ejemplar, de un reductor de una dirección hidráulica de conformidad con la presente invención; FIG. 2 es una vista desde el extremo del extremo de salida del reductor de la FIG. 1, es decir, el extremo del lado derecho del reductor según se ve en la FIG. 1; FIG. 3 es una vista en alzado lateral del prototipo construido de acuerdo a la FIG, 1 Y 2; FIG. 4 es una vista en alzado fragmentaria de una sección de la manguera de la línea de retorno de una dirección hidráulica que tiene insertado dentro de ella un reductor de la invención, y retenido en su sitio mediante un casquillo convencional engarzado a presión; FIG. 5 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la linea 5-5 de la FIG. 4; FIG. 6 es una vista en alzado fragmentaria (fotocopia) de un prototipo de sección de "compensación" que contiene reductor de una linea de retorno de un sistema de dirección hidráulica, construido de acuerdo a las FIG. 4 y 5; FIG. 7 es una sección central longitudinal fragmentaria de una modalidad de cable sintonizador de la invención que utiliza un reductor modificado de la invención que se usa en la manguera del lado de alta presión del sistema de dirección hidráulica; FIG. 8 es un diagrama esquemático de un sistema de dirección hidráulica que emplea el reductor y ensamble de cable sintonizador de la FIG. 7 en el lado de alta presión del sistema, y que emplea el reductor de compensación que se describe en conjunción con la FIG. 1-6 en el lado de retorno de baja presión del sistema para proporcionar una modalidad del sistema de dirección hidráulica mejorado de conformidad con la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La FIG. 1 y 2 ilustran un reductor 20 de sistema de dirección hidráulica construido de acuerdo con una primera modalidad actualmente preferida de la invención. La dirección del flujo de fluido a través del reductor 20 se indica mediante la flecha FF en la FIG. 1. Varios parámetros de dimensión se designan mediante las lineas y flechas de dimensión con los marbetes de "A a J", y a continuación se encuentran tabulados por vía de un ejemplo de operación. El reductor 20 generalmente comprende un cuerpo metálico tubular que tiene una superficie 21 exterior cilindrica con un diámetro exterior (dimensión O.D.) designado con el carácter de referencia "A" en la FIG. 1. El reductor 20 tiene un conducto 22 de flujo continuo central abierto en sus extremos axiales opuestos y construido en forma de un conducto venturi según se define mediante un conducto 24 de entrada ligeramente ahusado, un conducto 26 de garganta relativamente corto de diámetro constante, y un conducto 28 de salida ligeramente ahusado. Preferiblemente la configuración de la sección transversal del interior del reductor, según se define por las secciones 24, 26 y 28 de conducto es simétrica alrededor de todos los ejes. Preferiblemente el ángulo de ahusado "B" para ambas la entrada y salida es de aproximadamente 8o. Se podrá apreciar que el conducto 24 de entrada es convergente en la dirección de flujo de fluido FF, y que el conducto 28 de salida es divergente en la dirección de flujo de fluido FF. La dimensión del diámetro del conducto 26 de garganta se Índica mediante el carácter de referencia "C". La longitud axial de la garganta 26 se designa con el carácter de referencia "D". El diámetro interno I.D. máximo del conducto 24 de entrada en su extremo 30 de entrada es el mismo que el del conducto 28 de salida en su extremo 32 de salida, y se designa con el carácter de referencia "E" en la FIG. 1. Preferiblemente la superficie 21 externa del reducot se interrumpe en su región central mediante una serie de cinco ranuras 36 poco profundas que entre ellas definen una serie de cuatro superficies 38 entre ranuras espaciadas por igual y de igual longitud axial. La dimensión axial de cada estría 36 se designa con el carácter de referencia "F", en tanto que la dimensión de longitud axial de cada superficie 38 entre ranuras se designa mediante el carácter de referencia "G". La dimensión de la profundidad de cada ranura 36 se indica mediante el carácter de referencia "H", y la distancia de las más extrema de las ranuras 36 al extremo 30 de entrada o extremo 32 de salida asociado se designa mediante el carácter de referencia "I". Preferiblemente los bordes de los extremos del extremo 30 de entrada y extremo 32 de salida se biselan de acuerdo a la especificación indicada mediante el carácter de referencia "J". Como ejemplo de operación preferido es posible utilizar los valores siguientes para construir la modalidad ejemplar preferida del reductor 20 que se ilustra en la FIG. 1 y 2.

Preferiblemente el conjunto de cinco ranuras 36 externas se forman como ranuras de esquinas agudas según se revela en la patente U.S. 6,419,278 a Cunningham, emitida el 16 de julio de 2002 y cedida al cesionario registrado en este documento, a saber, Dana Corporation of Toledo, Ohio. Tal y como esta construida, y como se ilustra en la FIG. 4 de este documento, las ranuras 36 de esquinas agudas y las superficies 38 entre ranuras asociadas mediante esto mejoran la obturación con una manguera 50 circundante de compuesto de goma que se puede asegurar hermética al reductor 20 con un casquillo 52 de hueso de perro convencional, adecuado, engarzado a presión, tal y como actualmente es la práctica usual. Aún cuando el reductor 20 se puede construir de material metálico, tal como aluminio, bronce o aleación de acero, y ser maquinado a la configuración que se establece mediante los parámetros de dimensión precedentes, e incluso ser colado en matriz, de zinc o material similar, se prefiere moldear por inyección el reductor 20 a partir de un material plástico (polimérico) adecuado, tal como poliamidas de alto punto de fusión, por ejemplo, nilón, teflón o materiales poliméricos de bajo punto de fusión, por ejemplo, HDPE, polipropileno, poliésteres, poliuretanos, para mediante esto obtener superficies de pared más lisas en los pasos 24, 26 y 28 de flujo continuo, asi como también para economizar en el ensamble y el costo de las partes. Nótese que debido a la simetría de la configuración interna del reductor 20, el mismo se puede invertir en el ensamble sin afectar ni un ápice el rendimiento de su operación. Mediante el moldeo por inyección del reductor 20 se eliminan los problemas del acabado superficial de la aspereza de los pasos, que potencialmente produce cantos agudos y/o rebabas a la entrada y la salida del paso. Además, mediante el uso de la característica de las ranuras 34 y superficies 36 entre ranuras de esquinas agudas con la abrazadera 52 de manguera y la manguera 50 de goma circundante se obtiene buena fuerza de sellado y de retención, en tanto que se elimina el problema de la constricción de la manguera se la ubicación del engarce no es correcta con relación a la forma previa de hueso de perro del reductor, es decir, el borde elevado del reductor previo entonces algunas veces ocasiona daño a la manguera y la falla de la manguera. Se ha comprobado que el conducto 22 de flujo continuo configurado como venturi del reductor 20, con sus angostos ángulos de ahusado de la entrada y la salida (por ejemplo, 8o), aparentemente reduce el número Reynolds del reductor 20 para aplicación en la línea de retorno de baja presión del sistema de dirección hidráulica precedentemente mencionada (también referida a continuación en la FIG. 8) por un alcance suficiente para eliminar la turbulencia que ocasiona el ruido "sibilante" cuando se usa el reductor comercial de la técnica anterior. La forma de venturi permite el flujo del fluido de la dirección hidráulica sin turbulencia en la garganta 28 de salida y/o inmediatamente corriente abajo de ella en la manguera 50 de línea de retorno asociada. En virtud de que con el reductor 20 en operación no se alcanza la región de flujo turbulento, no emana un sonido "sibilante" de la manguera de la dirección hidráulica. Además, el calor creado por la turbulencia previa se reduce sustancialmente, si no eliminado por completo, con lo que es posible para el sistema de la manguera de la dirección hidráulica operar más frió. También se reducen las pérdidas de contra-presión que inevitablemente se introducen al disponer un reductor en la linea de retorno. El fabricar el reductor 20 mediante un proceso de moldeo de plástico realza el acabado superficial en comparación con aquel de la contraparte de metal maquinado, y hace que las paredes el conducto de flujo sean más lisas, mediante lo cual se reduce aún más el número Reynolds del reductor 20. En la modalidad de cable sintonizador que se muestra en la FIG. ? , una manguera 60 del lado de alta presión del sistema rodea a un reductor 64 modificado de la invención que tiene las mismas ranuras y superficies entre ranuras 36 y 38 de esquinas agudas como el reductor 20. Debido a estas ranuras y superficies entre ranuras, el reductor 64 puede ser abrazado simplemente con una abrazadera 60 de manguera adecuada (tales como las abrazaderas tipo oreja fabricadas por Oetiker® Company de Livingston, N.J., Marlette, MI y Hattiesburg, Ms), a una presión de apriete muy inferior de lo que es el caso si se usa el sello 52 de alta presión del tipo de casquillo engarzado a presión que se usa convencionalmente en este tipo de ensambles de manguera de linea de retorno de cable sintonizador o reductor. Naturalmente, si la fuerza de retención de este tipo de abrazadera 60 no es suficiente para una aplicación de linea de alta presión dada, entonces es posible sustituir otra abrazadera de tensión circunferencial adecuadamente más fuerte, pero sin embargo convencional, tal como una abrazadera de engrane helicoidal. En caso necesario es posible incluso usar un casquillo de engarce a presión. Se debe entender que el reductor 20 puede ser igualmente abrazado en la manguera 50. Como también se ilustra en la FIG. 7, el uso de material de plástico para el reductor 64 modificado también permite que se fije un cable 66 sintonizador de plástico al insertar un extremo en una garganta 28 de salida adecuadamente modificada del reductor 64, creando mediante esto una conexión de plástico-con-plástico o una unión telescópica que se puede soldar mediante ultrasonido o soldar en solvente, como en 68, para proporcionar un sello perfecto a bajo costo. El usar material de plástico para construir el reductor 64 (y/o 20) también evita los problemas de la corrosión y proporciona un mejor nivel de limpieza para el sistema de dirección hidráulica. En algunas aplicaciones de alta envergadura, el reductor 64 ó 20 se puede instalar de manera similar , pero sin el uso de algún cable sintonizador, y no obstante obtener un cierto efecto de reducción de ruido. El uso de una configuración o superficie 21 exterior de diámetro generalmente constante para el reductor 20, 64 evita el problema precedentemente mencionado de los puntos de constricción entre la manguera 50, 60 flexible circundante y el reductor 20 incluso bajo la presión de apriete de un casguillo engarzado a presión. El hecho de fabricar el reductor simétrico hace que la parte sea reversible en el ensamble, de manera que no existe la posibilidad de que se ensamble al revés por errores de producción. También se debe entender que es posible variar varios parámetros del reductor 20 para satisfacer aplicaciones particulares y acoplamientos de reductores de cable sintonizador y/o linea de retorno. Por ejemplo, se ha comprobado que es más importante que se mantenga dentro del intervalo especificado en lo precedente el ángulo B de salida, en tanto que el ángulo de ahusado del conducto 24 de entrada se puede fabricar mucho más grande y más brusco sin menoscabar el rendimiento anti-turbulento . Por ejemplo, el ángulo de ahusado de la entrada puede elevarse hasta un valor de aproximadamente 20° si se desea acortar la longitud axial global del reductor 20, 64. En el diseño de la configuración del conducto 22, 22' de flujo continuo se deberán observar los diversos parámetros de operación que determinan el número de Reynolds para el venturi para preferiblemente mantenerse por debajo del número de Reynolds para la aparición de las condiciones turbulentas. Como se expondrá con más detalle a continuación al describir el sistema de dirección hidráulica de la FIG. 8 de la invención, se debe entender que aunque el problema del ruido "sibilante" emergió en el lado de retorno de baja presión del sistema de dirección hidráulica de la técnica anterior, cualquiera de los reductores 20 ó 64 construidos dentro de los parámetros de la presente revelación se pueden usar con seguridad en un ensamble de cable sintonizador, tal como el ensamble 64-66 de la FIG. 7, y conectarse al lado de salida de alta presión, es decir, el tramo de bomba a engrane del circuito de dirección hidráulica mejorado de la invención, según se muestra en la FIG. 8, y a pesar de la ausencia de un problema de ruido "sibilante", aún ser usados con ventaja debido a las otras características que tienen. Naturalmente, el diámetro de la garganta 26 del reductor 64 se agrando (por ejemplo, de 2.76 mm (0.109 pulgadas) a, digamos, 4.29 mm (0.169 pulgadas) para adecuarse a las diferentes condiciones del sistema en una aplicación del lado de alta presión. El ángulo de ahusado estándar de aproximadamente 8° de cualquiera de los reductores 20 ó 64 también se puede reducir, digamos, tanto asi como para ser tan bajo como 4o, pero entonces la longitud global que se requiere para el reductor con un ángulo tan bajo usualmente es un costo demasiado alto en la mayoría de las aplicaciones. Además, aunque una teoría estándar de emplear un reductor para obtener sintonía o amortiguamiento de ruido en un cable sintonizador es que crea una caída de presión, el reductor 20, 64 de la invención tiene una caída de presión sustancialmente menor que la parte de restricción convencional de conducto de diámetro constante, y no obstante trabaja bien en las aplicaciones de reducción de ruido .de cable sintonizador del lado de alta presión y/o las aplicaciones de compensación de presión en sistemas anti-cimbrado del lado de baja presión. Mediante el moldeo del perfil de conducto de flujo continuo del reductor a una configuración de venturi, en particular el conducto 28 de salida de conformidad con la revelación precedente, la caída d presión que se experimenta con el reductor 20, 64 es mucho menor que con el reductor comercial previo, en el cual se experimenta turbulencia. Adicionalmente a una menor caída de presión, en una prueba hubo una diferencia de 19°C de temperatura (30° F de temperatura), es decir, una reducción de temperatura que refleja la reducción del calor producido en la línea de retorno del sistema de dirección hidráulica corriente abajo del reductor. Por lo tanto, el reductor 20 puede ser ventajoso en las aplicaciones del lado de retorno incluso si no se experimenta como problema un "silbido" audible, y lo mismo es válido para el reductor 64 en la aplicación del lado alto. También se cree que la reducción o eliminación de la turbulencia elimina el efecto negativo del escarceo en el reductor que contiene el cable sintonizador o manguera de goma. La caracteristica de asegurar la manguera 50, 60 circundante al reductor 20, 64 mediante una abrazadera 62 económica de manguera. (FIG. 7) para retener al reductor permite el uso de material de plástico menos resistente para la construcción del reductor 20, 64, lo cual entonces permite moldeo por inyección y ventajas de costos de material en comparación con el uso de un casquillo 52 de engarce a presión que conlleva el aplicar cargas más altas al reductor. Estas cargas podrían ocasionar que un reductor de plástico de baja resistencia se rompa o colapse. Por lo tanto, el reductor 20 de la modalidad de casquillo engarzado a presión de la FIG. 4 y 5 preferiblemente se fabrica de material plástico de alta resistencia (por ejemplo, nylon con relleno de fibra de vidrio, etc.) o material metálico. El uso de material plástico para el reductor 20, 64 también evita los problemas del óxido y de los residuos del maquinado que se experimentan con los reductores de la técnica anterior. Esto conduce a un mejor nivel de limpieza para el sistema de dirección hidráulica terminado . Haciendo referencia más detallada a la FIG. 8, se ilustra esquemáticamente un sistema 100 de dirección hidráulica mejorado en una modalidad preferida pero ejemplar del sistema de la invención. El sistema 100 utiliza la bomba 102 usual de dirección hidráulica acoplada en comunicación a través de la linea 60 de manguera del lado de alta presión con la entrada del engranaje 104 de la dirección hidráulica. La salida del engranaje 104 se acopla a través de la linea 50 de manguera de retorno del lado de baja presión a la entrada de un depósito 106 de dirección hidráulica, cuya salida se acopla a su vez mediante un conducto 108 de alimentación a la entrada de la bomba 102, completando mediante esto el circuito hidráulico del sistema 100. Nótese que la linea 60 de alta presión que alimenta el fluido hidráulico de la bomba 102 al engranaje 104 de la dirección hidráulica esta equipada con el sub-ensamble 64-66 de cable sintonizador de la FIG. 7, con el reductor retenido en su sitio mediante la abrazadera 62 de manguera precedentemente mencionada. A pesar de que el problema del ruido "sibilante" que se discutió en lo precedente típicamente no esta presente en la línea 60 de alta presión, no obstante el uso del reductor 64 venturi en un ensamble de cable sintonizador asociado proporciona las otras ventajas discutidas en lo precedente cuando se utiliza en el lado de alta presión del sistema. Por ejemplo, la reducción de la caída de presión que introduce un reductor en el lado de alta presión proporciona una mejora a la eficiencia del sistema independientemente del material con el cual se construye el reductor. También se debe entender que dentro del alcance de la invención es posible usar otros métodos de fijación del cable sintonizador 66 y otras formas de cables sintonizadores en asociación con variaciones del reductor 64. Por ejemplo, el reductor tipo venturi se puede construir para recibir el extremo abierto de un cable sintonizador, tal como el cable 66 que se aplica telescópico sobre el extremo de salida del reductor en lugar de dentro del extremo del reductor. De manera similar es posible utilizar otro cable sintonizador adicional (no mostrado) corriente arriba del reductor tipo venturi, y en comunicación con el conducto 24' de entrada del reductor 64. Adicionalmente, es posible que los reductores tipo venturi metálicos se configuren adecuadamente para permitir la fijación mediante conformación electromagnética (magnaforming) de un extremo abierto de cable sintonizador metálico arrollado en hélice sobre o al interior del reductor, o fijación mediante unión de engarce a presión telescópica usando métodos convencionales de engarce a presión de casquillo en el extremo hueso de perro del reductor. El sistema 100 usa en la linea 50 de manguera de baja presión el ensamble de manguera-reductor 20-50-52 de la FIG. 4-6 según se describió en lo precedente, o variaciones de este de acuerdo con el espíritu y el alcance de la invención, según se describieron previamente. Por lo tanto, el problema del "silbido" audible en la línea 50 de baja presión al menos se reduce sustancialmente si no se elimina por completo debido al uso del reductor 20 tipo venturi que se retiene en su sitio en la manguera 50 mediante el casquillo 52 de engarce a presión. Naturalmente que ahora se entenderá que la cinta 62 abrazadera de casquillo se puede sustituir con el casquillo 52 de engarce a presión para retener en su sitio en la manguera 50 al reductor 20 del lado de baja presión. En este punto se deberá observar también que otra ventaja que representa el construir el reductor 20 y/o 64 de material plástico en lugar de con material metálico proporciona una superficie externa libre de rebabas que tiene un coeficiente más bajo de fricción de deslizamiento. Esto hace que sea más fácil ensamblar el reductor 20, 64 a lo largo y al interior de la perforación 54 de superficie tejida de la manguera 50, o la perforación similar de la manguera 60, con menos probabilidad de daño para la superficie de pared interior de las perforaciones de manguera. En esta conexión, obsérvese que las ranuras 36 poco profundas y las superficies 38 entre ranuras empleadas para ayudar a sellar y asegurar al reductor dentro del material de la manguera circundante no ofrecen tanta resistencia al deslizamiento como un reductor en el que se proporcionan nervaduras protuberantes o corrugados de mayor tamaño que se encuentran en algunos reductores de la técnica anterior. Alternativamente, el sistema 100 de dirección hidráulica puede emplear solamente un reductor tipo' venturi de la invención en el lado de baja presión, en tanto qque en el lado de alta presión usa una construcción de cable sintonizador convencional, o viceversa, aunque el uso de los reductores 20, 64 de la invención en ambos lados, el de alta y el de baja presión, como se muestra en el sistema 100 actualmente se prefiere para maximizar las ventajas que le imparte la invención a un sistema de dirección hidráulica. Naturalmente que también se entenderá que los principios de la invención se pueden aplicar a construcciones de reductores de lineas de retorno equivalentes y a ensambles de cables sintonizadores del lado de alta presión en los que los componentes del reductor y los componentes del cable sintonizador asociado varían de los ejemplos revelados. Adicionalmente, para los propósitos de completar la revelación se incorporan por referencia en el presente documento todas las patentes citadas en lo precedente. También, con relación a la patente U.S. 6,409,278 a Cunningham previamente mencionada, el sellado y aseguramiento del sub-ensamble de reductor 64 tipo venturi y cable sintonizador 66 en la FIG. 7, y el reductor 20 tipo venturi aprisionado en la manguera 50 se pueden considerar ser literalmente iguales, o equivalentes a la boquilla de acoplamiento de tubo de la patente de Cunningham que tiene un vástago equipado con una manguera de elastómero, si las ranuras 36 y las superficies 38 entre ranuras se construyen de acuerdo con la enseñanza de la patente '278 de Cunningham, y por lo tanto cubiertas por las reivindicaciones de ella. No obstante que las modalidades ilustradas se discutieron en conjunción con sistemas convencionales de dirección de vehículos asistidos por potencia hidráulica que se usan comúnmente en los vehículos automóviles de manufactura actual, la invención de ninguna manera se limita a esas aplicaciones. Se revelaron varias modificaciones y variantes. A las personas de conocimiento ordinario en la técnica se les ocurrirán con facilidad otras modificaciones y variaciones. Por lo tanto la invención pretende abarcar todas estas modificaciones y variantes que caen dentro del espíritu y alcance global de las reivindicaciones anexas.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Reductor para ser utilizado en un tubo flexible absorbente de pulsaciones para un dispositivo de fluido a presión, en que el reductor comprende un cuerpo generalmente cilindrico que tiene un conducto central de flujo continuo abierto en sus extremos axiales opuestos, el conducto de flujo continuo se construye en la forma de un venturi que tiene una entrada convergente en la dirección de flujo que conduce a una garganta de diámetro constante, que a su vez conduce a una salida divergente en la dirección de flujo, la configuración de la entrada, garganta y salida del venturi se construye y dispone de manera que la turbulencia a la salida del reductor en las condiciones de presión y flujo de fluido a las que se adapta el uso del reductor se minimiza a la salida del reductor y/o inmediatamente corriente abajo del mismo.

2. Reductor según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo del reductor se construye completamente de material plástico moldeado por inyección a la forma final de contorno y configuración que se especifican en la reivindicación 1.

3. Reductor según la reivindicación 1, aracterizado porque los parámetros de dimensión según se especifican en la FIG. 1 y 2 mediante referencia a los caracteres A a J son en general como sigue:

4. Reductor según la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo de ahusado de la salida se encuentra en el intervalo entre aproximadamente 4o hasta aproximadamente 15°.

5. Reductor según la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie externa del reductor es de diámetro constante y se interrumpe en una región central axial del mismo mediante una serie de ranuras y superficies entre ranuras con intersecciones agudas, la profundidad radial de las ranuras es relativamente poco profunda para mediante ello adaptar la reductor para ser rodeado por una manguera flexible abrazada a el y sellado mediante la intervención de la pared interna de la manguera en las ranuras y superficies entre ranuras.

6. Reductor según la reivindicación 1, en combinación con un ensamble de manguera que tiene al reductor instalado en ella y operativo en reducir la turbulencia en el fluido cuando se opera en un sistema hidráulico, caracterizado porque el ensamble de manguera comprende una sección de manguera deformable que tiene una pared que define un conducto que se extiende de un primer extremo a un segundo extremo y que tiene un diámetro interno predeterminado, en donde la pared esta constituida de un material deformable que permite la expansión volumétrica del conducto en respuesta a un incremento de la presión en el fluido, porque el reductor de flujo se dispone operativamente en esa sección de manguera para comunicar el fluido que fluye en ella desde el primer extremo hasta el segundo extremo de esa sección de manguera a través de ese conducto de flujo continuo, siendo que la garganta del venturi tiene un diámetro menor que el diámetro interno de la sección de manguera para mediante ello restringir a los componentes alternantes del flujo de fluido entre los extremos de la sección de manguera, siendo que la entrada, garganta y salida del reductor tipo venturi se configuran para operar como un vneturi de flujo no turbulento con las condiciones existentes en la operación del sistema hidráulico.

7. La combinación según la reivindicación 6, caracterizada porque el reductor se retiene fijo en la sección de manguera mediante un elemento de abrazadera que circunda el exterior de la sección de manguera en registro radial con el reductor y ejerciendo fuerzas de apriete sobre la manguera.

8. La combinación según la reivindicación 7, caracterizada porque la superficie externa del reductor tiene una serie de ranuras poco profundas y superficies entre ranuras con esquinas agudas en su intersección con las ranuras adyacentes que las flanquean.

9. La combinación según la reivindicación 8, caracterizada porque el reductor se fabrica de material plástico y la abrazadera es del tipo de abrazadera de manguera en la que la fuerza de apriete se desarrolla al tensar circunferencialmente la abrazadera en el ensamble final sobre la manguera y el reductor.

10. La combinación según la reivindicación 8, caracterizada porque el reductor se fabrica de material de resistencia relativamente alta, tal como metal o material de plástico relleno de alto punto de fusión, y la abrazadera comprende una cinta de metal que se engarza a presión en frió con fuerzas relativamente altas alrededor de la manguera para adoptar un contorno de constricción que deforma permanentemente de la manguera.

11. La combinación según la reivindicación 6, caracterizada porque la salida del reductor se acopla en comunicación fluida con la entrada de un conducto de cable sintonizador que se extiende coaxial con la sección de manguera corriente abajo de la salida del reductor en una relación internamente espaciada con respecto a una pared interior circundante de la sección de manguera.

12. La combinación según la reivindicación 11, caracterizada porque el reductor y el conducto de cable sintonizador se fabrican cada uno de material plástico, y se acoplan uniéndolos en forma telescópica y soldándolos uno con otro plásticamente.

13. La combinación según la reivindicación 11, caracterizada porque el sistema hidráulico comprende un sistema de dirección hidráulica que tiene una bomba hidráulica que con su salida se comunica con un engranaje de la dirección hidráulica por vía de la sección de manguera mencionada primero, de modo que el reductor y el cable sintonizador se combinan con este sistema y operan en el lado de alta presión del mismo.

14. La combinación según la reivindicación 13, caracterizada porque el sistema tiene una linea de retorno que comunica operativamente la salida del engranaje con la bomba mediante una segunda sección de manguera y que contiene otro reductor tipo venturi similar al reductor mencionado primero, y que opera para asistir en compensar la presión en el sistema de dirección hidráulica y sin crear un ruido sibilante audible dentro de este.

15. Método para eliminar el ruido inducido por la turbulencia en un tubo flexible absorbente de pulsaciones para un dispositivo de fluido a presión adaptado para conectarse entre un dispositivo de alimentación de fluido a presión y un dispositivo de trabajo operado por el fluido a presión descargado del dispositivo de alimentación de fluido a presión, en donde porque el tubo flexible tiene un reductor colocado dentro de la perforación del tubo flexible entre los extremos del tubo flexible, y que tiene una perforación de flujo continuo, caracterizándose este método porque comprende las etapas de (a) proporcionar este reductor como un reductor tipo venturi en donde la perforación de flujo continuo en el reductor tiene una sección transversal de tubo venturi con una perforación de entrada ahusada convergente en la dirección de flujo que conduce a una garganta nde diámetro constante que a su vez conduce a una salida ahusada divergente en la dirección del flujo, y (b) diseñar la entrada, garganta y salida del venturi de manera que conducen fluido a través de ellas en el sistema operativo del dispositivo de fluido a presión adaptando las características del fluido, las presiones de operación, la densidad del fluido y otros parámetros del sistema de manera que el venturi opera por debajo del valor crítico inferior del número de Reynolds del flujo de fluido a través del reductor, para mediante ello minimizar o eliminar el ruido al minimizar o eliminar la turbulencia en el fluido en la salida del reductor y/o que sale inmediatamente corriente abajo del reductor tipo venturi.

16. Método según la reivindicación 15, caracterizado porque el cuerpo del reductor se construye completamente de material plástico moldeado por inyección a la forma final del contorno y configuración que se especifican en la reivindicación 15.

17. Método según la reivindicación 15, caracterizado porque el ángulo de ahusado de la salida del reductor se encuentra en el intervalo de entre aproximadamente 4o hasta aproximadamente 15°, y por lo tanto el ángulo de divergencia incluido de la salida se encuentra en el intervalo de entre aproximadamente 8o hasta aproximadamente 30°.

18. Método según la reivindicación 15, caracterizado por incluir la etapa adicional de instalar el reductor en el tubo, siendo que el tubo comprende una manguera fabricada de material elastómero, instalar la manguera en un sistema hidráulico que contiene el dispositivo, y en donde la superficie externa del reductor es de diámetro constante y se interrumpe en una región central axial del mismo mediante una serie de ranuras y superficies entre ranuras con intersecciones agudas, siendo que las ranuras son relativamente poco profundas en dirección radial, rodear el reductor con la manguera flexible, y abrazar el reductor fijo en la manguera de manera que se obtura mediante la intervención de las ranuras y las superficies entre ranuras con la pared interna de la manguera.

19. Método según la reivindicación 18, caracterizado porque el reductor se fabrica de material plástico y la abrazadera es del tipo de abrazadera de manguera en que sobre el reductor se desarrolla fuerza de apriete de la manguera al tensar circunferencialmente la abrazadera en el ensamble final con la manguera y el reductor.

20. Método según la reivindicación 15, caracterizado porque el tubo flexible comprende una sección de manguera, y el reductor se acopla con su salida en comunicación de fluido con la entrada de un conducto de cable sintonizador que se extiende coaxial con la sección de manguera corriente abajo de la salida del reductor en relación de espaciamiento interior con respecto a una pared interior circundante de la sección de manguera, y en donde el reductor y el conducto de cable sintonizador se fabrican cada uno de material plástico y se acoplan al unirlos de manera telescópica y soldarlos uno con otro plásticamente.