ES2277259T3 - Ajuste de cierre. - Google Patents
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Abstract
Un ajuste de cierre para un cierre corredizo en el que dicho ajuste se dispone en un cuerpo (10) adaptado a moverse en uso y este ajuste de cierre (12) está acondicionado para proporcionar un cierre entre el cuerpo en movimiento (10) y una superficie de un segundo cuerpo (1), en el que el segundo cuerpo (1) está constituido por un material que tiene inclusiones o micro-fisuras que están sustancialmente alineados y se encuentra en la superficie del segundo cuerpo (1); estas inclusiones o micro-fisuras tienen una dirección longitudinal que, en uso, permiten que la dirección del movimiento del ajuste de cierre (12) sea esencialmente paralela a la dirección longitudinal de dichas inclusiones o micro-fisuras.
Description
Ajuste de cierre.
La presente invención se refiere a una unidad de
válvula de pistón para un sistema de frenado y, en particular, pero
no de forma exclusiva, a un ajuste de cierre para una unidad de
válvula de pistón. Dicho ajuste de cierre está descrito en el
documento US-A-6 280 090.
En la industria ferroviaria, existen intervalos
de servicio estándar así como vidas útiles para los diversos
componentes. El intervalo de servicio de mantenimiento estándar
para la mayoría de los componentes es de nueve años y está previsto
que el componente tenga una vida útil de cuarenta años. Los coches
ferroviarios sufren también una elevada utilización en comparación
con otras formas de transporte terrestre.
Los sistemas de frenado convencionales de los
coches ferroviarios están controlados de manera neumática y
generalmente emplean válvulas de diafragma para controlar la
aplicación y la liberación de la presión a los actuadores del freno.
Considerando la utilización normal de un coche ferroviario, se
prevé que la válvula tendrá 44 millones de ciclos de
apertura/cierre entre los servicios y una vida útil de 196 millones
de ciclos de apertura/cierre. Las válvulas de diafragma han sido la
opción preferida a lo largo de la historia debido a su fiabilidad y
fuerza lo que permite que se armonicen los intervalos de servicio
de mantenimiento estándar industrial y las vidas útiles.
Sin embargo, en los sistemas más modernos es
deseable disponer de un control electrónico del sistema de frenado
para permitir la introducción de nuevas tecnologías. Una
posibilidad es el uso de un ajuste tipo válvula de pistón en la que
la posición del pistón esté fijada entre dos posiciones. Para
mantener la presión en la válvula el pistón está provisto de
anillos. No obstante, un problema importante que se presenta con las
válvulas de pistón es el elevado desgaste de la superficie del
taladro del pistón y del anillo del pistón lo que en algunos casos
da lugar al fallo de la válvula entre los intervalos de servicio de
mantenimiento.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar una unidad de válvula de pistón que tiene un ajuste de
cierre con una reducida probabilidad de fracaso entre los
intervalos de servicio y una alta vida operacional para el
taladro.
De acuerdo con la invención, se establece un
ajuste de cierre para un cierre corredizo, en el que dicho ajuste
se dispone en un cuerpo adaptado a moverse en uso y está
acondicionado para proporcionar un cierre entre el cuerpo en
movimiento y una superficie de un segundo cuerpo. Además, la
superficie del segundo cuerpo está constituida por un material que
tiene inclusiones o micro-fisuras que están
sustancialmente alineados. Estas inclusiones o
micro-fisuras tienen una dirección longitudinal
que, en uso, permiten que la dirección del movimiento del ajuste de
cierre sea esencialmente paralela a la dirección longitudinal de
dichas inclusiones o micro-fisuras.
En una representación preferible, el ajuste de
cierre, el cuerpo en movimiento y el segundo cuerpo tienen
respectivamente un anillo O, un pistón y un taladro del pistón.
Preferiblemente, el cierre tiene una sección transversal circular.
Preferentemente, el segundo cuerpo está formado por un material de
extrusión. Preferentemente, el segundo cuerpo está formado por
aluminio anodizado extruido. Preferentemente, el cierre está
formado por poliuretano.
En una representación preferible, el ajuste de
cierre está dispuesto en una válvula de freno para un sistema de
frenado de vehículos ferroviarios e incluye una válvula de
pistón.
A continuación, se describirá de manera
detallada un ejemplo de la representación de la invención y con
referencia a las figuras en las que:
La Fig. 1 muestra una unidad de válvula de
pistón.
La Fig. 1 muestra una unidad de válvula de
pistón para su uso en un sistema de frenado ferroviario neumático
que comprende un cuerpo principal (1) y un cuerpo superior (2)
dispuesto en la superficie superior del cuerpo principal (1). Este
cuerpo principal (1) está provisto de un taladro del pistón (3) el
cual tiene una abertura para alojar un taladro adicional (5). El
suministro principal de aire se proporciona por medio de un paso de
aire (7) que tiene un obturador (8) hacia un primer taladro del
pistón (3). El paso de aire (7) se divide, por tanto, con un primer
brazo que pasa a un estado de salida y el segundo brazo a un paso
de descarga con un obturador (9) en su extremo inferior el cual
está adaptado para aliviar la válvula.
El taladro del pistón (3) tiene una estructura
escalonada y con la sección transversal más estrecha localizada en
la parte inferior del taladro. Cada taladro del pistón está dotado
de un pistón (10) que tiene una sección transversal escalonada y con
la sección transversal más estrecha localizada en la parte inferior
y la sección transversal más ancha localizada en el extremo
superior. Cada sección está provista de un anillo del pistón (12).
La operación de cada válvula está controlada por un
micro-solenoide (13) respectivo que regula la
aplicación de una presión piloto dentro de las cámaras superiores
de las válvulas respectivas. Los pistones se alternan entre las dos
posiciones mediante un recorrido de varios milímetros.
El cierre (12) es normalmente un anillo O de
poliuretano, aunque también son posibles otros diseños del ajuste
de cierre, y el cuerpo de la válvula está fabricada en aluminio
extruido. El taladro del pistón (3) está anodizado.
El número de operaciones de deslizamiento, sobre
las que los cierres (12) mantienen el rendimiento requerido,
dependen de muchos factores tales como la dureza del material, la
lubricación, la temperatura de la operación y los valores de
fricción de los materiales.
Se ha descubierto que la superficie inicial
finaliza dentro de tolerancias razonables y tiene poco efecto en la
vida útil de los cierres (12). Sin embargo, el fallo del ajuste de
sellado está raramente causado por el desgaste del anillo. La
microestructura de la superficie del material base generalmente
exhibirá varias inclusiones o micro-fisuras. El
aspecto de tales inclusiones o micro-fisuras es
normalmente irregular, de tal forma que tienen una extensión
longitudinal mayor que el ancho lateral. El duro recubrimiento
anodizado es poroso y hacia la superficie se extienden columnas de
inclusiones que socavan el material de la superficie cercano
haciéndolo friable. Esto da lugar a la aparición de cráteres
durante su funcionamiento. Como el cierre se desliza a través de
los cráteres de manera aproximadamente perpendicular a la elongación
de la inclusión, se produce la fisura de los bordes del cráter y,
finalmente, su separación por lo que incrementa el tamaño del
cráter. Las partículas duras de aluminio liberadas de esta forma
quedan retenidas entre el cierre (12) y el taladro del pistón (3)
actuando como un abrasivo ya que se insertan en el cierre y
desgastan la superficie del taladro del pistón, lo que dará lugar a
una reducción en la eficiencia del sellado y al fallo de la
válvula.
Posteriormente, y de manera sorprendente, se ha
descubierto que las inclusiones están sustancialmente orientadas en
la dirección en la que el material base está extruido y que cuando
se aplica una fuerza de deslizamiento a lo largo de la inclusión,
el material de la superficie exhibe un comportamiento distinto y los
bordes del cráter no se agrietan de la misma manera que con una
inclusión que tenga una orientación diferente. Por consiguiente, si
la estructura de grano del material base que forma los taladros del
pistón está alineada longitudinalmente con la dirección del
movimiento del cierre, la acción del cierre corredizo da lugar más
que a un desgaste del cierre a un asentamiento del mismo. Esto
proporciona un incremento considerable de la vida útil.
Aunque el material base descrito ha sido el
aluminio extruido, sería posible utilizar otros materiales. Así
mismo, seria posible emplear técnicas de fabricación diferentes a
la de la extrusión, siempre y cuando éstas presenten
micro-fisuras e inclusiones esencialmente
alineadas.
Claims (7)
1. Un ajuste de cierre para un cierre corredizo
en el que dicho ajuste se dispone en un cuerpo (10) adaptado a
moverse en uso y este ajuste de cierre (12) está acondicionado para
proporcionar un cierre entre el cuerpo en movimiento (10) y una
superficie de un segundo cuerpo (1), en el que el segundo cuerpo (1)
está constituido por un material que tiene inclusiones o
micro-fisuras que están sustancialmente alineados y
se encuentra en la superficie del segundo cuerpo (1); estas
inclusiones o micro-fisuras tienen una dirección
longitudinal que, en uso, permiten que la dirección del movimiento
del ajuste de cierre (12) sea esencialmente paralela a la dirección
longitudinal de dichas inclusiones o
micro-fisuras.
2. Un ajuste de cierre según la reivindicación
1, en el que el ajuste de cierre (12) contiene un anillo O, el
cuerpo en movimiento incluye un pistón (10) y el segundo cuerpo (1)
tiene un taladro del pistón.
3. Un ajuste de cierre según la reivindicación 1
o la reivindicación 2, en el que el cierre (12) tiene una sección
transversal circular.
4. Un ajuste de cierre según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el segundo cuerpo (1) está
formado por un material de extrusión.
5. Un ajuste de cierre de acuerdo con la
reivindicación 4, en el que el segundo cuerpo (1) está formado por
aluminio anodizado extruido.
6. Un ajuste de cierre según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el cierre (12) está formado por
poliuretano.
7. Una válvula de freno para un sistema de
frenado de vehículos ferroviarios que incluye una válvula de pistón
que tiene un ajuste de cierre (12) según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 6.
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