ES2246352T3 - Acumulador hidraulico. - Google Patents

Abstract

Acumulador hidráulico, especialmente acumulador de émbolo, con una carcasa (10) del acumulador y con al menos una cámara (12) de gas allí dispuesta y una cámara (14) para el fluido, las cuales están separadas entre sí por medio de un elemento (16) de separación, pudiendo llenarse al menos una de estas cámaras (12, 14) con un medio de presión por medio de una unidad (26) de control de las válvulas que presenta al menos una válvula (28, 30) de conmutación o vaciarse de éste al menos parcialmente, y estando alojada la válvula (28) de conmutación correspondiente en un alojamiento (29) de válvula.

Description

Acumulador hidráulico.

La invención se refiere a un acumulador hidráulico, especialmente un acumulador de émbolo, con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Una de las tareas principales de los acumuladores hidráulicos es, entre otras, alojar determinados volúmenes de fluidos que están bajo presión de una instalación hidráulica y devolverlos nuevamente a la instalación al ser solicitados. En este caso, como acumuladores hidráulicos se emplean normalmente acumuladores de émbolo, acumuladores de recipiente flexible, acumuladores de membrana, aunque también acumuladores solicitados por peso y mediante resorte. Con acumuladores hidráulicos de este tipo puede realizarse una pluralidad de tareas, tales como acumulación de energía, amortiguación de choques, oscilaciones y pulsaciones, recuperación de energía, compensación del caudal, etc.

Para el funcionamiento del acumulador hidráulico y para su control sirven unidades de control de las válvulas que normalmente están dotadas de válvulas de conmutación o válvulas direccionales para controlar la corriente de fluido desde y hacia el acumulador hidráulico. A este respecto, el acumulador hidráulico está conectado normalmente con un entubado con conductos para el fluido que forman la conexión que permite el paso de fluido entre el acumulador y la unidad de control de la válvula. Desventajas de la solución conocida en este sentido, tal como puede obtenerse libremente en el mercado en una pluralidad de formas de realización, consisten en problemas de estanqueidad debido al elevado número de conexiones entre los tubos del acumulador hidráulico y la unidad de control de la válvula y han de verse también en los costes adicionales para la red de los conductos de fluidos. En especial, en el caso de condiciones de montaje dimensionadas de forma estrecha, presenta problemas además el alojar la pluralidad de los componentes mencionados de forma evidente y conectarlos unos con otros de forma que permitan el paso de los fluidos. Dado que además diferentes fabricantes son responsables de los acumuladores hidráulicos, el entubado y/o las válvulas de la unidad de control de la válvula, especialmente en los puntos de montaje in situ se presentan dificultades de adaptación.

Mediante el documento DE-A-27 07 469 se conoce un acumulador hidráulico, especialmente en forma de un dispositivo para la regulación de la presión. El acumulador hidráulico conocido soluciona las tareas, por un lado, de mantener la presión en el acumulador a una presión dada y, por otro lado, proteger el acumulador mencionado frente a cualquier sobrepresión casual. Para ello, el acumulador hidráulico conocido presenta, dentro de un alojamiento de válvula que se extiende en el eje longitudinal del acumulador hidráulico, una corredera de válvula a modo de un casquillo hueco que recibe en su centro la alta presión y que está expuesta en uno de sus extremos a la presión operativa que ha regularse. En su otro extremo descansa en un cuerpo de apoyo en el que un resorte regulable aplica una fuerza de contra soporte. Dado que la superficie del circuito de contacto entre el casquillo y el cuerpo de apoyo es menor que la superficie de la sección transversal del casquillo en sí mismo, los desplazamientos del casquillo contra el resorte ocasionan el cierre de la abertura de admisión en el sentido de una válvula de conmutación, a través de la cual penetra la alta presión. La conocida disposición de válvulas forma una parte integral de la mitad inferior de la carcasa del acumulador, la cual puede atornillarse con la mitad superior de la carcasa formando la carcasa del acumulador hidráulico. El elemento de separación está formado en la solución conocida por una membrana elástica de caucho que está dotada en el centro de un cuerpo de cierre, de manera que en la dirección del movimiento del elemento de separación también discurre la dirección de conmutación de la válvula de conmutación. Si se produce un fallo de la válvula de conmutación en la solución conocida, para el mantenimiento, la unidad de control de las válvulas que contiene la válvula de conmutación ha de separarse junto con la mitad inferior de la carcasa o preverse para un intercambio correspondiente, lo cual aumenta los costes de fabricación y mantenimiento en la solución conocida. Aunque la unidad de control de las válvulas está dimensionada geométricamente grande con la válvula de conmutación conocida, sólo puede ejercerse una función de válvula referida al control del elemento de separación.

En el documento DE-A-39 41 241 se ha propuesto ya en un acumulador de presión de émbolo, especialmente para sistemas de frenos con sistema de control de la tracción, el prever una válvula de conmutación en forma de una válvula de carga con su dirección del movimiento de forma que permita ahorrar espacio de modo transversal a la dirección del movimiento de un émbolo acumulador de presión, así como una pieza moldeada que lo rodea como elemento de separación del acumulador y disponerlo mediante un interruptor de control como sensor de movimiento para la pieza moldeada en un bloque de válvula de la unidad de control de las válvulas del acumulador de presión de émbolo; también en esta disposición conocida se soluciona sólo una tarea de conexión y, en relación con el montaje transversal de la válvula de conexión, se requiere todavía relativamente mucho espacio estructural para la unidad de control de las válvulas. Además, el montaje transversal requiere un desvío de la corriente de fluido, lo cual se considera desfavorable desde el punto de vista de la técnica de fluidos.

Mediante el documento EP-A-0 816 142, así como mediante el documento US-A-5.342.080 se conocen acumuladores hidráulicos de tipo genérico de acuerdo con la configuración de características del preámbulo de la reivindicación 1. Por ello, con las soluciones conocidas se consigue un empleo modular de válvulas de conmutación configuradas como piezas iguales, de manera que, a pesar de las reducidas dimensiones geométricas de la unidad de control de las válvulas, puede conseguirse una pluralidad de funciones de conmutación referidas a un acumulador hidráulico. De esta manera una de las válvulas de conmutación puede servir especialmente para controlar el elemento de separación y la otra válvula de conmutación en cada caso puede utilizarse para otras tareas, por ejemplo, también para controlar el volumen del gas en la cámara de gas del acumulador hidráulico. En la medida en que las soluciones conocidas se empleen en dispositivos globales, la otra válvula de conmutación en cada caso puede solventar también otras tareas de conmutación referidas a dispositivos técnicos de fluido contiguos, por ejemplo, en forma de bombas refrigerantes, dispositivos de cilindros hidráulicos, etc.

Dado que la dirección de conmutación de las válvulas de conmutación se desarrolla de forma paralela a la dirección del movimiento del elemento de separación, así como en la dirección longitudinal del acumulador hidráulico, se consigue un control favorable que permite el paso del fluido de las corrientes de fluido sin desvío. Dado que las válvulas de conmutación están configuradas a modo de piezas iguales, la unidad de control de las válvulas, y con ella el acumulador hidráulico, pueden configurarse de una forma muy rentable. Si para un determinado uso del acumulador hidráulico no se requiere una determinada válvula de conmutación, ésta simplemente puede omitirse y mediante el taponado cerrarse el alojamiento o emplearse de otro modo para el guiado del fluido. Si se produce un fallo del verdadero acumulador hidráulico o de su unidad de control de las válvulas, éstos pueden separarse uno del otro sin más y sustituirse por nuevos componentes, de modo que no se pone en peligro la función global de la instalación hidráulica al usar el acumulador hidráulico.

No obstante, dado que en las soluciones de tipo genérico conocidas las válvulas de conmutación están conectadas con el acumulador hidráulico correspondiente a modo de piezas de apoyo, por un lado, pueden producirse problemas de estanqueidad y, por otro lado, por ejemplo, debido a la solicitación mecánica, puede dar lugar a una separación involuntaria o desmontaje de la unidad de control de las válvulas correspondiente respecto de la carcasa del acumulador.

Por tanto, partiendo de este estado de la técnica de tipo genérico, la invención se basa en el objetivo de crear un acumulador hidráulico, manteniendo las ventajas descritas, que requiera en total poco espacio de montaje, así como posibilite una conexión segura del acumulador hidráulico con las válvulas de conmutación configuradas como piezas iguales con un cierre hermético seguro. Un objetivo de este tipo lo consigue un acumulador hidráulico con las características de la reivindicación 1 en su totalidad.

Dado que según la parte caracterizadora de la reivindicación 1 los alojamientos de las válvulas están configurados fundamentalmente iguales, el bloque de control se engancha con una prolongación de forma enrasada con el contorno interior de la carcasa del acumulador, y dado que la carcasa del acumulador se dispone con uno de sus extremos libres en un escalón del bloque de control en el que comienza la prolongación, puede conseguirse con ello un cierre hermético seguro de la conexión entre la carcasa del acumulador y la prolongación del bloque de control. Además, con el escalón es posible una correcta instalación de la carcasa del acumulador con el otro bloque de control y la carcasa del acumulador está conducida de forma segura a lo largo de la prolongación del bloque de control. Por tanto, se evita con seguridad una separación no deseada de la carcasa del acumulador y de la unidad de control de las válvulas.

En una forma de realización preferida adicional del acumulador hidráulico según la invención, el bloque de control delimita con su prolongación la cámara del fluido, presentando el bloque de control al menos un canal para el fluido que desemboca con uno de sus extremos libres en la cámara del fluido y con su otro extremo libre está conectado a la válvula de conmutación. Dado que el bloque de control se transforma directamente en la cámara del fluido, las vías libres para el medio de presión están dimensionadas pequeñas y con ello se consiguen tiempos de reacción rápidos para el acumulador hidráulico.

Otras formas de realización ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

A continuación se explica detalladamente el acumulador hidráulico según la invención basándose en el dibujo.

En una representación básica y no dibujada a escala la única figura muestra, parcialmente seccionada y parcialmente en perspectiva, una representación longitudinal del acumulador hidráulico.

El acumulador hidráulico según la figura está configurado a modo de un acumulador de émbolo. Este presenta una carcasa 10 del acumulador con una cámara 12 de gas allí dispuesta y una cámara 14 para el fluido. La cámara 12 del gas está separada respecto a la cámara 14 del fluido por medio de un elemento 16 de separación en forma de una pieza de émbolo que está conducida de forma que puede desplazarse longitudinalmente a lo largo del contorno interior de la carcasa 10 del acumulador, de manera que la relación entre la cámara 12 de gas y la cámara 14 del fluido se mantiene variable. Para poder almacenar una mayor cantidad de gas de trabajo en la cámara 12 de gas el elemento 16 de separación está configurado como pieza hueca y presenta en el interior una escotadura 18 correspondiente. Vista en la dirección de observación de la figura, la cámara 12 de gas está cerrada hacia arriba por una pieza 20 de tapa que dispone de un orificio 22 central por medio del cual puede introducirse un gas de trabajo, por ejemplo, gas nitrógeno, en la cámara 12 de gas. El orificio 22 central en este sentido se cierra entonces de forma estanca al gas mediante una válvula de cierre o similar (no mostrada), pudiendo también de vez en cuando comprobarse o rellenarse la cantidad de gas en la cámara 12 de gas mediante la válvula de cierre.

En el extremo contrapuesto de la carcasa 10 del acumulador, se conecta a modo de un bloque 24 de control la unidad de control de las válvulas, designada en su totalidad con 26. La unidad 26 de control de las válvulas dispone de dos válvulas de conmutación, estando dotada la primera válvula de conmutación con el número de referencia 28 y la segunda válvula de conmutación, con el número de referencia 30. Por tanto, la unidad 26 de control de las válvulas en este sentido forma parte integral de la carcasa 10 del acumulador, estando dotado para ello el bloque 24 de control de un saliente 32 que en una instalación enrasada con el contorno interior de la carcasa 10 del acumulador se engancha en éste. Además, está previsto que la carcasa 10 del acumulador se disponga con uno de sus extremos 34 libres en contacto con un escalón 36 del bloque 24 de control en el que comienza la prolongación 32. Por tanto, respecto al otro diámetro exterior del bloque 24 de control, la prolongación 32 que se engancha en la carcasa 10 del acumulador tiene un diámetro reducido de acuerdo con el descenso debido al escalón 36.

Por tanto, el acumulador hidráulico según la invención se caracteriza porque los alojamientos (29, 31) de las válvulas están configurados fundamentalmente iguales, porque el bloque (24) de control se engancha con el contorno interior de la carcasa (10) del acumulador con una prolongación (32) y enrasado con éste, y porque la carcasa (10) del acumulador se dispone con uno de sus extremos (34) libres en contacto con un escalón (36) del bloque (24) de control en el que comienza la prolongación (32).

El bloque 24 de control delimita, con el extremo superior de la prolongación 32, la cámara 14 para el fluido hacia abajo, vista en la dirección de observación de la figura. La carcasa 10 del acumulador, las cámaras 12 y 14, la pieza 20 de tapa, la pieza 16 de émbolo así como la prolongación 32 están configuradas fundamentalmente como componentes cilíndricos y se extienden a lo largo de un eje 38 longitudinal común del acumulador hidráulico. El bloque 24 de control presenta además un canal 40 de fluido que está dispuesto de forma descentrada respecto al eje 38 longitudinal y que con uno de sus extremos libres desemboca en la cámara 14 del fluido y con su otro extremo libre está conectado a la primera válvula 28 de conmutación. Discurriendo de forma transversal al canal 40 del fluido, en el bloque 24 de control existe una conexión 42 transversal en la que podría conectarse una alimentación de fluido, por ejemplo, como componente de un circuito hidráulico. Entre la conexión 42 transversal y el canal 40 para el fluido está conectada entonces la primera válvula 28 de conmutación, estando liberada en una posición de conmutación la conexión que permite el paso del fluido entre la conexión 42 transversal y el canal 40 para el fluido y, en la otra posición de conmutación, está bloqueada. De forma correspondiente, la primera válvula 28 de conmutación está configurada preferiblemente como una denominada "válvula direccional 2/2". Sin embargo, también sería concebible montar aquí otras válvulas, tales como válvulas direccionales de compuerta, válvulas con amortiguaciones o similares, en función del objetivo de uso correspondiente.

En una posición de montaje enderezada respecto a la primera válvula 28 de conmutación, está dispuesta junto a ésta una segunda válvula 30 de conmutación adicional que en el caso presente está configurada del mismo modo que una válvula direccional 2/2. La segunda válvula 30 de conmutación presenta dos conexiones 44, 46 laterales que, al igual que la conexión 42 transversal, salen en la dirección radial lateralmente fuera del bloque 42 de control. Las dos conexiones 44, 46 laterales están separadas entre sí nuevamente mediante las piezas de conexión de la segunda válvula 30 de conmutación. Con la segunda válvula 30 de conmutación conectada en medio, las dos conexiones 44, 46 laterales están conectadas entre sí de forma que se permite el paso del fluido o están separadas una de otra en la posición de bloqueo de la válvula. Con la segunda válvula 30 de conmutación en este sentido podría controlarse, por ejemplo, en una forma de realización no mostrada detalladamente, la entrada y salida del gas de trabajo en la cámara 12 de gas si las conexiones 44, 46 estuvieran conectadas con la cámara 12 de gas de forma que se permite el paso del fluido por medio de puntos de conexión en la pieza 20 de cubierta. En otra forma de realización, no mostrada detalladamente, puede ser posible además que la segunda válvula 30 de conmutación controle otro módulo en el circuito hidráulico, por ejemplo, en forma de un cilindro de trabajo hidráulico o similar.

En la presente forma de realización, las válvulas 28, 30 de conmutación están configuradas como válvulas 48 magnéticas que pueden controlarse eléctricamente por medio de conexiones 50. Dado que las válvulas 48 magnéticas en este sentido se encuentran dentro del estado de la técnica, no nos adentramos más detalladamente en este punto.

Con el acumulador hidráulico según la invención se realiza una solución completa que permite una realización estructural compacta. En la forma de realización mostrada, la primera y la segunda válvula 28 o 30 de conmutación están dispuestas en el bloque 24 de control fundamentalmente de forma axial paralela respecto al eje 38 longitudinal del acumulador hidráulico. No obstante, también serían posibles otras posiciones de montaje, especialmente en la dirección radial, transversales respecto al eje 38 longitudinal. Debido a la conexión enrasada de la carcasa 10 del acumulador en el bloque 24 de control se evitan las fugas y puede suprimirse un costoso entubado. Dado que el bloque 24 de control se engancha con su prolongación 32 directamente en la cámara 14 de fluidos de la carcasa 10 del acumulador, la primera válvula 28 de conmutación está dispuesta en especial en la proximidad directa a la cámara 14 de fluido y sólo está separada por medio del canal 40 para el fluido, sujeto brevemente en la longitud estructural, de manera que hay que contar con tiempos de control muy cortos para el acumulador hidráulico.

Claims (8)

1. Acumulador hidráulico, especialmente acumulador de émbolo, con una carcasa (10) del acumulador y con al menos una cámara (12) de gas allí dispuesta y una cámara (14) para el fluido, las cuales están separadas entre sí por medio de un elemento (16) de separación, pudiendo llenarse al menos una de estas cámaras (12, 14) con un medio de presión por medio de una unidad (26) de control de las válvulas que presenta al menos una válvula (28, 30) de conmutación o vaciarse de éste al menos parcialmente, y estando alojada la válvula (28) de conmutación correspondiente en un alojamiento (29) de válvula correspondiente que puede desplazarse en la dirección del movimiento del elemento (16) de separación desde una posición de abertura a una posición de cierre y a la inversa, estando alojada la unidad (26) de control de las válvulas en un bloque (24) de la válvula independiente respecto a la carcasa (10), presentando el bloque (24) de la válvula otro alojamiento (31) de válvula para otra válvula (30) de conmutación que solventa otra tarea de conmutación, y estando dispuestos los alojamientos (29, 31) de válvula descentrados respecto al eje (33) longitudinal del acumulador hidráulico para el empleo modular de las válvulas (28, 30) de conmutación configuradas como piezas iguales, caracterizado porque los alojamientos (29, 31) de las válvulas están configurados fundamentalmente iguales, porque el bloque (24) de control se engancha con una prolongación (32) del contorno interior de la carcasa (10) del acumulador de forma enrasada, y porque la carcasa (10) del acumulador se dispone con uno de sus extremos (34) libres en contacto con un escalón (36) del bloque (24) de control en el que comienza la prolongación (32).

2. Acumulador hidráulico según la reivindicación 1, caracterizado porque el bloque (24) de control delimita con su prolongación (32) la cámara (14) para el fluido, y porque el bloque (24) de control presenta como mínimo un canal (40) para el fluido que con uno de sus extremos libres desemboca en la cámara (14) del fluido y, con su otro extremo libre, está conectado a la válvula (28) de conmutación.

3. Acumulador hidráulico según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la otra válvula (30) de conmutación está conectada a la cámara (12) de gas y controla la entrada y salida del gas de trabajo o asume el control del fluido para otro módulo.

4. Acumulador hidráulico según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las válvulas (28, 30) de conmutación están configuradas como válvulas direccionales 2/2.

5. Acumulador hidráulico según la reivindicación 4, caracterizado porque las válvulas direccionales 2/2 están configuradas a modo de válvulas (48) magnéticas y pueden controlarse eléctricamente.

6. Acumulador hidráulico según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque está configurado como acumulador de émbolo con un émbolo de separación como elemento (16) de separación.

7. Acumulador hidráulico según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la carcasa (10) del acumulador y el bloque (24) de control están configurados fundamentalmente como componentes cilíndricos.

8. Acumulador hidráulico según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las válvulas (28, 30) de conmutación pueden conectarse de forma independiente de la posición del elemento (16) de separación condicionada por las relaciones de presión.