WO2001023170A1 - Cilindro de gas con sistema de parada total de vastago - Google Patents

Cilindro de gas con sistema de parada total de vastago Download PDF

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WO2001023170A1
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chamber
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gas cylinder
bushing
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Isaac Orive Cantera
Nuria Orive Cantera
Mercedes Orive Cantera
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Cantera Fernandez, Mercedes
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/024—Installations or systems with accumulators used as a supplementary power source, e.g. to store energy in idle periods to balance pump load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses
    • B30B15/163—Control arrangements for fluid-driven presses for accumulator-driven presses

Definitions

  • the invention is fundamentally applicable in those cylinders used, for example, in installations or die cutting tools, without discarding their application in any other practical case that requires the same performance.
  • the gas cylinder that is recommended has a series of particularities that, in combination with a constituent system of a pressure accumulator, and in combination with an electrovalve, solve the above-mentioned problem, in a simple, efficient and reliable way, since the whole of the cylinder, the accumulator and the solenoid valve determine an elastic system of force that allows to control the recoil of the mentioned rod of the cylinder, at will.
  • both chambers containing hydraulic oil
  • a pressure accumulator formed by a cylindrical body with two chambers, one that is charged with nitrogen through an external load valve with a certain pressure, and the other provided to transfer the pressure through an intercalated piston between this second chamber and the nitrogen chamber of the accumulator being described, in order to balance the pressures in the gas cylinder chamber and, of course, the second chamber of the accumulator.
  • an electrovalve capable of closing and / or opening at will is provided, in order to maintain in the first case the pressure in the external chamber to achieve the blocking of the rod in the axial displacement inwards by means of an external force, that is to say in the active operation of the cylinder, so that if the external pressure on that rod ceases, due to the closing of that chamber, by means of the referred solenoid valve, the rod cannot recover its original position if an opening of the solenoid valve that allows the passage of hydraulic oil from such chamber to the second chamber of the accumulator and, logically, towards the axial chamber of the cylinder itself is not carried out gas, to allow the recovery of the stem towards its original position.
  • the accumulator in addition to transferring the pressure, when nitrogen is charged, to the gas cylinder chambers, until establishing the system pressure, also fulfills the function of absorbing, through the pressurized gas chamber, the overpressure produced by the volume reduction of the gas cylinder chambers.
  • the solenoid valve established in the branch that communicates the external chamber of the cylinder of gas with the corresponding chamber of the accumulator it is provided to regulate at will the flow of oil between the two chambers of the gas cylinder, by activating said solenoid valve by means of an external electrical signal.
  • the cylinder is further complemented by a bushing (10) located in correspondence with the bushing end (5), the aforementioned bushing (10) constituting a mechanical end stop of the rod (6).
  • the solenoid valve is operated (18), causing the closure of the latter, all in such a way that at the time the pressure on the rod (6) ceases or the cylinder stops working, then said rod (6) is locked in the retract position , since the referred pressure equilibrium prevents said rod (6) from recovering its original position, that is, it moves in the direction of expansion since that pressure balancing prevents it.

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Abstract

El cilindro de gas es del tipo de los utilizados en, por ejemplo, instalaciones o útiles de troquelado y comprende dos cámaras herméticas e independientes (7 y 8), la primera de ellas axial al vástago (6) del cilindro, y la segunda anular y externa, estando ambas cámaras comunicadas exteriormente a través de ramales (16 y 17) que desembocan en una cámara común (14) perteneciente a un acumulador de presión (11) en el que está establecida una segunda cámara (13) cargable mediante nitrógeno y dotada de un pistón desplazable (12) para el llenado y correspondiente equilibrado de presiones entre las cámaras (14, 7 y 8). Una electroválvula (18) es cerrable a voluntad cuando se consigue el equilibrio de presiones entre las citadas tres cámaras (14, 7 y 8), impidiendo que el vástago (6) recupere su posición original tras cesar la fuerza de empuje que sobre el mismo se ejerce en el funcionamiento.

Description

CILINDRO DE GAS CON SISTEMA DE PARADA TOTAL
DE VASTAGO
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere a un cilindro de gas asociado a un sistema con el que se consigue un bloqueo del respectivo vastago del cilindro en la posición final de carrera, permitiendo además controlar y regular el retroceso del citado vastago hacia la posición de partida.
La invención es aplicable fundamentalmente en aquellos cilindros de los utilizados, por ejemplo, en instalaciones o útiles de troquelado, sin descartar su aplicación en cualquier otro supuesto práctico que requiera de las mismas prestaciones.
Por consiguiente, es objeto de la invención bloquear el vastago de un cilindro de gas en la posición final de carrera, evitando su retroceso al cesar la fuerza exterior que produce la compresión del gas, iniciándose únicamente la expansión y con ella la recuperación del vastago hacia la posición de partida, mediante la activación de una electroválvula . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los cilindros de gas utilizados en instalaciones de troquelado, cuando cesa la presión exterior sobre el vastago, se produce una recuperación rápida de dicho vastago hacia la posición original, debido a la expansión del gas hasta entonces comprimido, ya que la presión exterior durante el trabajo del cilindro se realiza en contra de un gas que es comprimido para que en su fuerza de expansión, una vez cesada la presión exterior o finalizado el trabajo, el vastago recupere su posición original .
Pues bien, esa recuperación rápida y prácticamente instantánea del vastago de los cilindros de gas puede ocasionar daños en la pieza que se está trabajando, bien por incidencia directa o bien por incidencia indirecta a través de los útiles o partes de la máquina existentes entre el cilindro y la pieza.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El cilindro de gas que se preconiza presenta una serie de particularidades que en combinación con un sistema constitutivo de un acumulador de presión, y en combinación con una electroválvula, resuelve la problemática anteriormente expuesta, de manera sencilla, eficaz y fiable, ya que el conjunto del cilindro, el acumulador y la electroválvula determinan un sistema elástico de fuerza que permite controlar el retroceso del comentado vastago del cilindro, a voluntad.
Más concretamente, el cilindro de la invención se caracteriza porque comprende dos cámaras herméticas e independientes, una axial al correspondiente vastago que se desplaza en el interior de un casquillo concéntrico al cuerpo cilindrico externo del cilindro, de manera que entre la comentada pared externa y el casquillo en el que axialmente se desplaza el vastago se determina la segunda cámara susceptible de comunicarse con el vastago pero no con la cámara axial en la que se desplaza éste.
Ahora bien, ambas cámaras, contenedoras del aceite hidráulico, están comunicadas exteriormente mediante un acumulador de presión formado por un cuerpo cilindrico con dos cámaras, una que se carga de nitrógeno a través de una válvula de carga externa con una determinada presión, y la otra prevista para transferir la presión a través de un pistón intercalado entre esta segunda cámara y la cámara de nitrógeno del acumulador que se está describiendo, para conseguir equilibrar las presiones en la cámara del cilindro de gas y, por supuesto, la segunda cámara del acumulador. En el ramal que comunica la cámara externa del cilindro de gas con la segunda cámara del acumulador, se ha previsto una electroválvula susceptible de cerrarse y/o abrirse a voluntad, al objeto de mantener en el primer caso la presión en la cámara externa para conseguir el bloqueo del vastago en el desplazamiento axial hacia el interior por medio de una fuerza exterior, es decir en el funcionamiento activo del cilindro, de manera que si cesa la presión externa sobre ese vastago, debido al cierre de esa cámara, por medio de la electroválvula referida, el vastago no puede recuperar su posición original si no se lleva a cabo una apertura de la electroválvula que permita el paso del aceite hidráulico desde tal cámara hacia la segunda cámara del acumulador y, lógicamente, hacia la cámara axial del propio cilindro de gas, para permitir así la recuperación del vastago hacia su posición original.
El acumulador, además de transferir la presión, cuando se carga de nitrógeno, hacia las cámaras del cilindro de gas, hasta establecer la equipresión del sistema, también cumple la función de absorber, a través de la cámara presurizada de gas, la sobrepresión producida por la reducción de volumen de las cámaras del cilindro de gas.
Por su parte, la electroválvula establecida en el ramal que comunica la cámara externa del cilindro de gas con la cámara correspondiente del acumulador, está prevista para regular a voluntad el flujo de aceite entre las dos cámaras del cilindro de gas, mediante la activación de dicha electroválvula por medio de una señal eléctrica externa.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, una hoja única de planos en la que con carácter ilustrativo y no limitativo y en su única figura, se muestra una vista en sección correspondiente a la representación del cilindro de gas asociado al acumulador de presión y a la electroválvula intercalada en uno de los ramales que comunican el cilindro de gas con el acumulador de presión propiamente dicho.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Como se puede ver en la figura referida, el cilindro de gas, de utilización preferentemente en instalaciones o útiles de troquelado, comprende un cuerpo cilindrico y externo (1) que en uno de sus extremos incorpora una valona a través de la cual se fija a una base (2) , contando con una parej de pasos (3) y (4) .
Entre la base (2) y el extremo libre y abierto del cuerpo cilindrico (1) va montado un casquillo (5) sobre el que se desplaza axialmente el correspondiente vastago (6) del cilindro, todo ello de manera tal que en dicho cilindro general quedan establecidas dos cámaras (7) y (8) , la primera axial al vastago (6) y por tanto en el interior del casquillo (5) , y la segunda situada anularmente entre ese casquillo (5) y la pared externa del cuerpo cilindrico (1) , contando esta segunda cámara (8) con un orificio lateral (9) establecido en el casquillo (5) para comunicar tal cámara (8) con el propio vastago (6) .
El paso (4) desemboca en la cámara (8), mientras que el paso (3) desemboca en la cámara (7) .
El cilindro se complementa además con un casquillo (10) situado en correspondencia con el extremo del casquillo (5), constituyendo el aludido casquillo (10) un tope mecánico de final de carrera del vastago (6) .
En dicho cilindro de gas están dispuestas las correspondientes juntas de hermeticidad para establecer el cierre estanco entre las cámaras y los elementos que intervienen.
Dicho cilindro de gas se complementa además con un acumulador de presión constituido a partir de un cuerpo cilindrico (11) con un pistón (12) que establece dos cámaras referenciadas con (13) y (14), respectivamente, la primera de ellas constitutiva de una cámara de presión, ya que a la misma accede, a través de una válvula de carga (15), gas nitrógeno, mientras que la segunda cámara (14) está llena de aceite hidráulico, al igual que las cámaras (7) y (8) referidas con anterioridad y correspondientes al cilindro de gas, como consecuencia de que este último se comunica con la cámara (14) a través de los ramales
(16) y (17) , el primero de ellos conectado al paso (3) de comunicación con la cámara (7) , y el segundo conectado al paso (4) de comunicación con la cámara (8) .
Por consiguiente, las cámaras (7) y (8) del cilindro de gas son independientes, aunque exteπormente están comunicadas a través de los ramales (16) y (17) en combinación con la cámara (14) del acumulador de presión, cámara (14) que lógicamente es independiente y totalmente hermética respecto de la cámara de presión (13) del propio acumulador. En el ramal (17) se intercala una electroválvula
(18) destinada a regular el flujo de aceite entre las cámaras (7) y (8) del cilindro de gas, mediante una señal eléctrica externa como más adelante se expondrá.
El funcionamiento es el siguiente:
Cuando se produce una fuerza externa en sentido axial sobre el vastago (6) del cilindro de gas, hasta agotar la carrera de trabajo del mismo, es decir que se produce un retraimiento de ese vastago (6) hacia el interior, el aceite hidráulico de la cámara (7) , a través del ramal (16) , pasa por la cámara (14) y a su vez a través del ramal (17) alcanza la cámara (8) , con la particularidad de que a través del orificio (9) se produce una entrada de aceite a través de esa cámara (8) a la cámara que se origina en el interior del pistón (5) cuando se desplaza en sentido de retraimiento el vastago (6) .
Previamente la cámara (13) del acumulador de presión ha sido cargada de nitrógeno a través de la válvula (15) , con una determinada presión para transferir ésta a través del pistón (12) a todo el sistema hasta conseguir un equilibrado de presiones entre las cámaras (7) , (8) y (14) .
Pues bien, una vez conseguido el equilibrio de presiones referido, se actúa sobre la electroválvula (18) , produciendo el cierre de ésta, todo ello de manera que en el momento en que cese la presión sobre el vastago (6) o que deje de funcionar el cilindro, entonces dicho vastago (6) queda bloqueado en la posición de retraimiento, ya que el equilibrio de presión referido impide que dicho vastago (6) recupere su posición original, es decir, que se desplace en sentido de expansión ya que lo impide ese equilibrado de presiones.
Ahora bien, si se actúa sobre la válvula (18) y se lleva a cabo la apertura de la misma, lógicamente el aceite de la cámara (8) , a través del ramal (17) , retorna libremente desde dicha cámara (8) hacia las cámaras (14) y (7), respectivamente, permitiendo de manera controlada la expansión del aludido vastago
(6), es decir, su desplazamiento hacia la posición original, actuando el casquillo (10) como tope mecánico de final de carrera.
Finalmente, indicar que, opcionalmente, puede existir una segunda electroválvula en el ramal (16) que, puede ser útil en determinadas aplicaciones y, en especial, para evitar el posible efecto de rebote del vastago (6) del cilindro.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
Ia.- Cilindro de gas con sistema de parada total de vastago, que siendo de los utilizados, por ejemplo, en instalaciones o útiles de troquelado, y del tipo de los que recuperan la posición original por medio de presión hidráulica, tras el correspondiente cese de la fuerza que se ejerce en sentido axial por empuje del propio vastago, en su funcionamiento, se caracteriza porque en el interior del cuerpo cilindrico (1) del cilindro de gas están establecidas dos cámaras herméticas e independientes (7) y (8), la primera de ellas en disposición axial al correspondiente vastago (6) , y la segunda en disposición anular y externa respecto del casquillo
(5) en el que queda establecida dicha primera cámara
(7) y en la que se desplaza el propio vastago (6) ; habiéndose previsto que dichas dos cámaras herméticas
(7) y (8) estén comunicadas exteriormente con un acumulador de gas (11) en el que están a su vez establecidas dos cámaras herméticas e independientes, una de gas (13) que se carga de nitrógeno y otra (14) que contiene aceite hidráulico al igual que las cámaras (7) y (8) , estableciéndose la comunicación de esta cámara (14) con las cámaras (7) y (8) a través de ramales (16) y (17), con la particularidad de que las cámaras (13) y (14) del acumulador de presión (11), están separadas por un pistón intermedio (12), mientras que el ramal (17) de comunicación con la cámara externa (8) del cilindro de gas incorpora una electroválvula (18) comandada externamente a voluntad.
2a.- Cilindro de gas con sistema de parada total de vastago, según reivindicación Ia, caracterizado porque el cilindro de gas incluye, en correspondencia con la parte interior y extrema del casquillo (5) en el que tiene lugar el desplazamiento del vastago (6) y en donde está determinada la cámara axial (7) , un casquillo (10) como tope mecánico de final de carrera en el desplazamiento del vastago (6) hacia su posición de expansión original; habiéndose previsto que en la pared del casquillo (5) exista un orificio (9) que comunica la cámara anular y externa (8) con el propio vastago (6) , permitiendo mantener bloqueado a éste en la posición de retraimiento originada por una fuerza externa axial producida contra el mismo, tras el equilibrio de presiones entre las cámaras (7) , (8) y (14) y cierre de la electroválvula (18) .
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