ES2293746T3 - Conjunto hidraulico compacto de salida multiple y resistencia regulada y dispositivo de valvula de obturacion. - Google Patents

Abstract

Un sistema que comprende: una fuente de alimentación trifásica (22); un compresor (40) en espiral y un motor eléctrico (38) para accionar el citado compresor (40); un conectador (56) para conectar la citada fuente de alimentación (22) al citado motor (38); y un control (52) que está provisto de una señal indicativa de al menos una característica del refrigerante que pasa a través del citado compresor (40), y siendo operativo el citado control (52) para realizar una determinación respecto a si el citado compresor (40) está funcionando inversamente en base a la citada señal, pudiendo generar también el citado control (52) una señal de salida cuando se realiza una determinación de que el compresor está funcionando inversamente, que se caracteriza porque el citado sistema comprende, además, una unidad (70) de inversión de fase dispuesta entre la citada fuente de alimentación (22) y el citado motor (40); siendo suministrada la citada señal de salida a la citada unidad (70) de inversiónde fase, con lo que la citada unidad de inversión de fase invierte la fase de al menos dos de las tres líneas de la citada fuente de alimentación trifásica para invertir el sentido de rotación del citado motor cuando el citado control determina que el citado compresor está funcionando inversamente.

Description

Conjunto hidráulico compacto de salida múltiple y resistencia regulada y dispositivo de válvula de obturación.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a herramientas de funcionamiento hidráulico, accionadas manualmente, del tipo que presenta elementos de trabajo tales como mandíbulas o cortadores que se cierren en torno a una pieza de trabajo. Más concretamente, la invención se refiere a una herramienta manual con un circuito hidráulico previsto completamente dentro de un alojamiento que contiene dos pistones. Un pistón convierte fuerza de entrada manual en presión de fluido. El otro pistón convierte presión de fluido en fuerza de salida, para su aplicación en la práctica. La herramienta permite tres velocidades de cierre de mandíbula o movimiento de herramienta correspondiente para una velocidad de entrada.

El campo de actividad que probablemente se beneficiará en mayor medida de esta invención es el sector de la construcción, ya que el dispositivo está previsto específicamente para uso en la fabricación de herramientas manuales efectivas usadas con frecuencia en actividades de edificación. Pero podrían beneficiarse del aparato descrito en este documento, también, los campos generales de montaje mecánico y reparación de automóviles. Por ejemplo, los procesos que requieran recalcado, curvado, troquelado, corte, prensado, etc. podrían beneficiarse de manera significativa de las características de funcionamiento de la herramienta hidráulica instantánea.

Puede apreciarse que los campos de uso potencial de esta invención son numerosos y la realización particular preferida descrita en este documento no limita en modo alguno el uso de la invención al campo particular seleccionado para la exposición de los detalles de la invención.

2. Descripción de la técnica relacionada

Las herramientas de agarre, sujeción, presión y troquelado emplean frecuentemente circuitos hidráulicos para accionar partes móviles macizas de la herramienta. La hidráulica es muy práctica para amplificar la fuerza manual que tenga que aplicarse en una pieza de trabajo. La amplificación de una fuerza se consigue fácilmente al variar las áreas respectivas de los componentes de accionamiento y accionados, tales como un émbolo buzo de bomba y un pistón accionado, sometidos a la presión de un fluido. Pueden incorporarse fácilmente en la circuitería hidráulica, también, válvulas de alivio de presión y válvulas de purga manuales. Pero la incorporación de tales características de válvula han añadido en el pasado coste y complejidad considerables al mecanismo. Este coste ha sido la razón principal por la que las herramientas hidráulicas manuales pequeñas no han conseguido gran éxito comercial.

Así, existe la necesidad de ofrecer una herramienta hidráulica de complejidad reducida y, por tanto, de coste reducido.

Por otro lado, cuando una herramienta hidráulica manual convencional, tal como un gato de coche, esté concebida para entregar una fuerza grande requerirá una carrera de entrada grande (o numerosas carreras de entrada pequeñas) con el fin de generar un movimiento de salida pequeño. Ello resulta pesado y se desperdicia movimiento durante el periodo en que no sea necesaria una fuerza de salida amplificada. Por ejemplo, cuando una herramienta no se haya aplicado todavía a su tarea, es inútil tener que prever carreras de entrada muy largas (o muchas carreras de entrada) para mover la herramienta en una distancia muy pequeña hasta su posición de trabajo eventual. Casi todas las herramientas hidráulicas manuales de la técnica anterior están concebidas para proporcionar solamente un modo de funcionamiento, que consiste en aplicar una fuerza grande una vez puesta la herramienta en contacto con la pieza de trabajo. Al posicionar inicialmente la herramienta para su funcionamiento, no tiene sentido bombear un pequeño volumen de fluido por carrera con el fin de generar una presión elevada para accionar la herramienta si no se encuentra una resistencia de salida significativa.

Por tanto, existe la necesidad adicional de ofrecer una herramienta que no sólo pueda hacer avanzar rápidamente el pistón accionado a una posición de trabajo mediante una entrada mecánica mínima, sino que, también, amplifique hidráulicamente la entrada mecánica con el fin de comunicar fuerzas de salida muy elevadas una vez aplicada en su función.

El documento EP 0 752 551 A2 (de KV Limited) describe una disposición de obturación que se asienta en una ranura circunferencial de un vástago y apoya contra una pared de un paso a cuyo través se mueve el vástago. La disposición de obturación presenta un anillo de obturación elástico y un elemento de carga acomodado en la ranura, apretando el elemento de carga el anillo de obturación de manera que se aplique, en relación de cierre, con una pared lateral de la ranura.

Compendio de la invención

Un objeto de la presente invención consiste en responder a las necesidades mencionadas en lo que antecede. De acuerdo con los principios de la presente invención, este objetivo se consigue al ofrecer un dispositivo hidráulico con un ánima, un pistón movible en el ánima, cámaras de presión de fluido en lados opuestos del pistón, y una disposición de válvula de obturación. La disposición de válvula de obturación incluye: un miembro de obturación previsto, en la periferia del pistón, entre un primero y un segundo retenedores, con el fin de cerrar un paso definido entre el ánima y la periferia del pistón; una primera estructura elástica que cargue el primer retenedor contra el miembro de obturación; y una segunda estructura elástica que cargue el segundo retenedor contra el miembro de obturación, presentando la primera y la segunda estructuras elásticas cargas elásticas de manera que, en ciertas condiciones de presión de fluido en las cámaras, el miembro de obturación se mueva con objeto de permitir flujo de fluido a través del paso en una dirección, y, en condiciones de presión diferentes en las cámaras, el miembro de obturación se mueva para permitir al fluido fluir a través del paso en dirección opuesta a dicha dirección.

El pistón puede incluir una superficie de tope con el fin de limitar el movimiento de cada uno de los retenedores cargados elásticamente en dirección al miembro de obturación, y la periferia del pistón incluye un nervio, estando previsto el miembro de obturación sobre el nervio.

El objetivo anterior se consigue, además, al prever un dispositivo hidráulico con un ánima y un elemento dispuesto en el ánima, cámaras de presión de fluido en lados opuestos del elemento, definiendo el elemento un paso de fluido que permite la comunicación entre las cámaras de presión de fluido, y una disposición de válvula de obturación. La disposición de obturación incluye: un miembro de obturación, previsto generalmente junto al paso de fluido, un miembro de retención elástico, acoplado con el elemento, y un miembro de deslizamiento, entre el miembro de obturación y el miembro de retención elástico. El miembro de retención elástico está construido y previsto con el fin de cargar el miembro de deslizamiento y el miembro de obturación de manera que el miembro de obturación cierre el paso de fluido en ciertas condiciones de presión de fluido en las cámaras de presión de fluido, y, en condiciones de presión diferentes en las cámaras de presión de fluido, el miembro de obturación y el miembro de deslizamiento se muevan contra la carga del miembro de retención elástico con el fin de abrir el paso de fluido y permitir al fluido fluir a su través.

El paso de fluido puede estar definido entre el ánima y la periferia del elemento. El elemento puede incluir un árbol que se extienda a través de un ánima del elemento, estando definido el paso de fluido entre el árbol y las superficies que definen el ánima en el elemento, y en tal caso el dispositivo puede incluir, además, un segundo miembro de retención elástico acoplado con el elemento, y un segundo miembro de deslizamiento, entre el miembro de obturación y el miembro de retención elástico, de manera que, en ciertas condiciones de presión de fluido en las cámaras, el miembro de obturación y el miembro de deslizamiento se muevan en contra de la carga ejercida sobre ellos, con el fin de permitir flujo de fluido a través del paso en una dirección, y en condiciones de presión diferentes en las cámaras, el miembro de obturación y el segundo miembro de deslizamiento se muevan en contra de la carga ejercida sobre ellos con el fin de permitir al fluido fluir a través del paso en dirección opuesta a dicha dirección.

El miembro de obturación puede ser una junta tórica. El miembro de retención elástico, el miembro de deslizamiento y el miembro de obturación pueden estar construidos y previstos de manera que puedan cerrar repetidamente y abrir repetidamente el paso de fluido. El elemento puede consistir en un pistón movible en el ánima.

El objetivo anterior se consigue, también, al prever un dispositivo hidráulico con un elemento montado en un ánima, un árbol que se extienda a través del elemento, cámaras de presión de fluido en lados opuestos del elemento y una disposición de válvula de obturación. La disposición de válvula de obturación incluye un miembro de obturación, montado en relación con el elemento y dispuesto en torno al árbol con el fin de cerrar selectivamente un paso definido entre el elemento y el árbol; una primera estructura elástica, que cargue el miembro de obturación en una primera dirección; y una segunda estructura elástica, que cargue el miembro de obturación en dirección opuesta a la primera dirección. La primera y la segunda estructuras elásticas presentan cargas elásticas de modo que en ciertas condiciones de presión de fluido en las cámaras, el miembro de obturación se mueva en contra de la carga ejercida sobre él para permitir flujo de fluido a través del paso en una dirección, y en condiciones de presión diferentes en las cámaras, el miembro de obturación se mueva en contra de la carga ejercida sobre él para permitir al fluido fluir a través del paso en dirección opuesta a dicha dirección. El dispositivo puede incluir, además, un primer anillo de guía entre el primer miembro de obturación y la primera estructura elástica, y un segundo anillo de guía entre el segundo miembro de obturación y la segunda estructura elástica.

Otros objetos, particularidades y características de la presente invención, así como los métodos operativos y las funciones de los elementos relacionados con la estructura, la combinación de partes y las economías de fabricación resultarán más evidentes al considerar la descripción detallada que sigue y las reivindicaciones adjuntas en relación con los dibujos acompañantes, en los que a las partes similares se les ha dado números de referencia similares, todo lo cual forma parte de esta memoria.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista lateral esquemática, en sección transversal, de un dispositivo hidráulico mostrado solamente a título ilustrativo;

la figura 2 es una vista lateral esquemática, en sección transversal, de una herramienta hidráulica prevista de acuerdo con los principios de la presente invención;

la figura 3 es una vista, ampliada, de un conjunto de válvula de obturación flotante asociado con la barrera de la herramienta hidráulica de la figura 2;

la figura 4 es una vista, ampliada, de un miembro de retención elástico del conjunto de válvula de obturación flotante de la figura 3;

la figura 5 es una vista, ampliada, del pistón de la bomba y del tabique de la herramienta hidráulica de la figura 2; y

la figura 6 es una válvula de obturación flotante prevista de acuerdo con otra realización de la invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

En la figura 1 se muestra un dispositivo hidráulico de tres velocidades, preferiblemente en forma de herramienta, indicado en general con la referencia 10. La herramienta hidráulica 10 incluye un tabique cilíndrico 12 previsto dentro de un ánima 14 de una estructura 16 de alojamiento cilíndrica unitaria. El ánima 14 encierra un pistón empujador 18 accionado mediante fluido presurizado y un pistón 20 de bomba para generar esta presión. En un primer extremo 15 y un segundo extremo 17 del alojamiento 16, están previstas, respectivamente, tapas de extremo 22 y 24 amovibles del alojamiento. Las tapas de extremo se muestran roscadas en el interior del alojamiento 16, pero podrían usarse otras formas de unión, tales como pernos o similares. Las tapas de extremo 22 y 24 pueden considerarse parte del alojamiento 16. Si se desea, el alojamiento cilíndrico, el pistón y el empujador podrían presentar secciones transversales cuadradas, hexagonales u otras. Además, la estructura de alojamiento 16 puede estar compuesta por alojamientos separados, tales como, un alojamiento de bomba y un alojamiento de empujador.

En la realización ilustrada, el ánima 14 se subdivide en una cámara D de bombeo, una cámara C de accionamiento, una cámara E de depósito de bomba, una cámara B de depósito de empujador y una cámara A de acumulador. Las cámaras A, B y E reciben y dispensan fluido desplazado durante el funcionamiento de la herramienta 10. La cámara de bombeo está definida por una primera superficie de extremo 25 del pistón 20 de la bomba y las superficies del tabique 12 y del alojamiento 16. La cámara E de depósito de la bomba está definida por las superficies del primer extremo 15 del alojamiento 16 y una segunda superficie de extremo 27 del pistón 20 de la bomba. La cámara C de accionamiento está definida por superficies del tabique 12 y del alojamiento 16 y una primera superficie 72 o superficie trasera del pistón empujador 18. La cámara B de depósito del empujador está definida por la superficie del alojamiento 16, la superficie 73 de la barrera 22 y por una segunda superficie 74 o superficie frontal del pistón empujador 18. Finalmente, la cámara A del acumulador está definida por la superficie del alojamiento 16, la superficie 75 de la barrera 22 y la superficie 77 de un pistón acumulador 30 situado en el segundo extremo del alojamiento 16.

El volumen total de todas las cámaras puede variar algo debido al fluido desplazado por el vástago 26 del pistón de la bomba y el vástago 28 del pistón empujador durante el movimiento del pistón 20 de la bomba y del pistón empujador 18. Esta variación de volumen por desplazamiento del vástago se acomoda mediante un pistón acumulador 30 cargado elásticamente que forma una cámara A de obturación de pared de extremo movible en su lado izquierdo, como se representa en la figura 1. El pistón acumulador 30 presenta una abertura que coopera estrechamente con el vástago 28 del pistón empujador. Un resorte 32 empuja el pistón acumulador 30 hacia la derecha, como se muestra en la figura 1. El resorte 32 está adecuadamente asegurado dentro del alojamiento 16, de modo que actúe continuamente contra el pistón 30. El pistón acumulador 30 puede ser considerado parte del segundo extremo del alojamiento 16. La zona del interior del alojamiento 16 que rodea al resorte 32 está abierta a la atmósfera por medio de aberturas 34, con el fin de evitar presiones de fluido inferiores a la presión atmosférica que tenderían a interferir con el funcionamiento de la herramienta 10.

El tabique 12 incluye una estructura de válvula de retorno de pistón empujador y de alivio de presión, indicada en la figura 1, en general, con la referencia 36. Preferiblemente, la estructura de válvula 36 consiste en una válvula cargada elásticamente mediante un resorte 38 que actúa sobre el miembro de válvula 40 con el fin de obturar la abertura 42 en el tabique 12. La abertura 42 comunica con la cámara C de accionamiento y con la cámara 43 que aloja la estructura de válvula 36. Un conducto 44 está acoplado operativamente con el miembro de válvula 40 por uno de sus extremos. El otro extremo del conducto 44 está asociado operativamente con el pistón de la bomba y comunica con la cámara E del depósito de la bomba por medio de la válvula antirretorno 46. El conducto 44 comunica con la cámara 43 del tabique a través del paso 45. Hay previstas juntas tóricas 48 y 50 en torno al conducto 44 con objeto de permitir la carrera normal de la bomba sin mover el conducto 44 ni la estructura de válvula 36. Un conducto 52 comunica con la cámara 43 y con un conducto externo 54. El conducto 54 está comunicado con la cámara A del acumulador, y define, junto con el conducto 52, la cámara 43 y el conducto 44, la estructura de comunicación que comunica, en relación de circulación de fluido, la cámara A del acumulador con la cámara E del depósito de la bomba. La válvula 46 antirretorno puede ser considerada parte de la estructura de comunicación.

Aunque el conducto 54 se muestra fuera del alojamiento 16, puede ser un canal definido en la pared del alojamiento 16. Además, puede apreciarse que la configuración de la estructura de comunicación no se limita a la descrita en lo que antecede, sino que incluye cualquier estructura que permita comunicación de fluido entre la cámara A del acumulador y la cámara E del depósito de la bomba.

Un primer modo de funcionamiento de la herramienta 10 consiste en un modo de fuerza pequeña y velocidad elevada por el que las mandíbulas (no mostradas) u otros elementos de trabajo asociados con la herramienta hidráulica 10 sean movidos para su aplicación con una pieza de trabajo. Solo se requiere fuerza para mover los elementos de trabajo y ponerlos en contacto con la pieza de trabajo. Por tanto, cuando se posiciona la herramienta en la pieza de trabajo, se intercambia fuerza por mayor velocidad de cierre de las mandíbulas.

A continuación se describirá, con referencia a la figura 1, el modo de alta velocidad para cerrar los elementos de trabajo. Se aplica fuerza, por medio del árbol 26 de entrada del pistón 20 de la bomba, en la dirección de la flecha P. Ello puede conseguirse, por ejemplo, accionando un gatillo de funcionamiento manual (no mostrado en la figura 1). El fluido contenido en la cámara D de bombeo es presurizado y fluye a través de la estructura de conexión para penetrar en la cámara C de accionamiento, apretando así el pistón empujador 18 hacia la izquierda en la figura 1. En la realización ilustrada, la estructura de conexión comprende los conductos 58 y 60 y un canal anular 62, con el fin de comunicar, en relación de circulación de fluido, las cámaras C y D.

Una válvula unidireccional en forma de válvula antirretorno 64 en el conducto 58 del tabique 12 se opone al reflujo desde la cámara C a la cámara D. Hay previsto un filtro 66 en el canal 62 para eliminar por filtrado cualquier material extraño en el fluido con objeto de no perturbar el funcionamiento de ninguna de las válvulas de la herramienta 10.

Cuando no se ejerza resistencia alguna sobre el vástago 28 del empujador, es eyectado fluido desde la cámara B del depósito del empujador, que atraviesa el conducto 68 y una estructura de válvula unidireccional de control de alta velocidad, preferiblemente una válvula antirretorno 70, para penetrar en la cámara C de accionamiento. Ello resulta posible puesto que el área efectiva neta de la superficie trasera 72 del pistón empujador 18 es mayor que el área de la superficie frontal 74 debido a la presencia de vástago 28 del empujador, que reduce el área efectiva de la superficie frontal 74. Por tanto, la presión en la cámara B es algo mayor que en la cámara C, lo que hace que pase fluido de la cámara B a la cámara C hasta que las presiones se igualen en ambas cámaras, y que el vástago 28 del empujador se mueva rápidamente en la dirección de la flecha W. Se alcanza el equilibrio cuando la fuerza opuesta de rozamiento o resistencia de aplicación con el trabajo sea igual a la presión en la cámara C dividida por el área de la sección transversal del vástago 28 del empujador. Esta acción aumenta la velocidad del pistón 20 de la bomba en relación con la que resultaría si la cámara D de bombeo fuera la única fuente de fluido que penetre en la cámara C de accionamiento. Por otro lado, la cámara A del acumulador comunica con la cámara E del depósito de la bomba, como se ha descrito en lo que antecede, lo que, además, hace que el pistón 20 de la bomba se mueva en la dirección de la flecha P. La velocidad aumentada del pistón 20 de la bomba da lugar al modo de alta velocidad antes mencionado.

Cuando el vástago 28 del empujador encuentre un nivel de resistencia predeterminado, que correspondería a la aplicación con la pieza de trabajo, la presión en la cámara B aumenta y supera la carga elástica de la válvula antirretorno 78, abriendo así el conducto 76. En ese momento prevalece un modo de velocidad intermedia, ya que es bombeado fluido continuamente desde la cámara D de bombeo a la cámara C de accionamiento a través del conducto 58, y que sobrepasa la válvula antirretorno 64. El fluido de la cámara B del depósito del empujador es dirigido ahora a la cámara A del acumulador en lugar de ser devuelto a la cámara D de bombeo a través del conducto 68 y de la válvula 70, puesto de la presión de retorno en la válvula 70 a partir de la cámara C mantiene ahora la válvula 70 cerrada. Fluido de la cámara A del acumulador atraviesa el conducto 54, 36, la cámara 43, el conducto 44, sobrepasa la válvula antirretorno 46 y vuelve a llenar la cámara E del depósito de la bomba.

Cuando se encuentre todavía mayor resistencia que requiera más fuerza que la disponible en el modo intermedio, prevalece un modo de fuerza grande y velocidad baja. Cuando la presión incrementada generada en la cámara D de bombeo abra la estructura de válvula de control, en forma de válvula antirretorno 80 cargada elásticamente en el conducto 82, parte del fluido expulsado de la cámara D de bombeo fluye hacia la cámara E del depósito de la bomba. Esta acción evita la superficie del pistón 20 de la bomba poniendo así en juego el área de la sección transversal del vástago 26 de la bomba. La presión generada a partir de la fuerza de entrada mecánica, que permanece constante, se incrementa, por tanto, en la razón entre la superficie del pistón de la bomba y el área de la sección transversal del vástago 26 de la bomba. A modo de ejemplo, suponiendo que el diámetro del vástago 26 de la bomba sea un tercio del diámetro del pistón de la bomba, entonces, la presión en la cámara B sería 9 veces mayor que la anterior al cambio a este modo de fuerza grande. En este modo, la cámara D de bombeo comunica con la cámara C de accionamiento a través del conducto 58, 60 y del canal 62 por medio de la estructura 64 de válvula, y la cámara B del depósito del empujador comunica con la cámara A del acumulador a través del conducto 76 por medio de la estructura de válvula 78. Puede apreciarse que para una fuerza determinada aplicada en el vástago 26 del pistón en el modo de fuerza grande y velocidad reducida, la presión generada en la cámara D de bombeo aumenta en proporción a la disminución del área efectiva neta del pistón 20. Esta presión incrementada es transmitida al pistón empujador 18, que, a su vez, entrega una fuerza incrementada al vástago 28 del empujador.

Cuando el pistón 20 de la bomba sea retraído a la derecha (en dirección opuesta a la de la flecha P en la figura 1), al tirar del árbol 26, se inicia una carrera de retorno del pistón de la bomba. Justo antes de esta acción, la cámara E ha sido llenada de nuevo merced a la acción de la cámara A del acumulador, que hace pasar fluido a través de los conductos 54 y 36, la cámara 43, el conducto 44, más allá de la válvula antirretorno 46. Ahora, a medida que el pistón 20 de la bomba sea movido hacia la derecha, la presión en la cámara E del depósito de la bomba empieza a aumentar, lo que cierra la válvula 46 y abre la válvula antirretorno 86, permitiendo al fluido penetrar en la cámara D de bombeo.

La estructura 36 de válvula funciona a modo de mecanismo combinado de alivio de presión y seguridad. Durante el curso normal de las operaciones, la presión de fluido en la herramienta 10 continúa aumentando por la acción del pistón 20 de la bomba, que, a su vez, comunica más fuerza al pistón empujador 28. Cuando la presión en la cámara C de accionamiento alcance un valor predeterminado, regulado mediante el resorte 38, la válvula 40 se desaplica de su asiento, permitiendo así el flujo de fluido a través de la abertura 42. El fluido penetra en la cámara 43 del tabique hasta que la presión en la cámara C de accionamiento vuelva a ser la presión máxima predeterminada. El fluido que penetre en la cámara 43 es entregado a la cámara E del depósito del pistón a través del conducto 44, y, de modo secundario, a la cámara A, a través de los conductos 52, 54. Este mecanismo de alivio de presión impide que la herramienta 10 sea muy agresiva en su trabajo y proporciona al usuario una medida precautoria de seguridad. Luego, una vez que la herramienta 10 haya realizado su trabajo, la estructura de válvula 36 se convierte en el mecanismo para liberar y reajustar la herramienta 10. El desplazamiento en exceso del pistón 20 de la bomba alejándose del tabique 12, más allá de su margen de bombeo normal, provocará la aplicación con el resalto 61 y su desplazamiento a la derecha en la figura 1. Esta acción separa la válvula 40 de su asiento, permitiendo al fluido en la cámara C de accionamiento comunicar con la cámara A del acumulador, y, a través del conducto 59 y de la válvula 57, comunicar con la cámara B del depósito del empujador, y, a través de la cámara 43 y del conducto 44, comunicar con cámara E del depósito del pistón, y, a través del conducto 84 y de la válvula 86, comunicar con la cámara D de bombeo. En este modo, el empujador 28 puede ser retraído introduciéndolo en la herramienta 10 manualmente o mediante otro tipo de fuerza externa. Una vez reajustada la herramienta 10, el pistón de la bomba es liberado de su posición de sobredesplazamiento y el resorte 38 volverá a asentar la válvula 40.

Cuando el pistón empujador 18 sea retraído introduciéndolo en la herramienta 10 merced a alguna fuerza externa (no representada), el pistón 20 de la bomba es impulsado a su posición de sobredesplazamiento, separando de su asiento el miembro 40 de válvula y abriendo el paso 42. La retracción del pistón empujador 18 fuerza al fluido de la cámara C a atravesar la cámara 43 del tabique y los conductos 52 y 54, de manera que penetre en la cámara A del acumulador. El fluido de la cámara A del acumulador pasa a través del conducto 59 y de la válvula 57 de la barrera 22 para llenar la cámara B. La adición neta del fluido a la cámara A del acumulador es, esencialmente, el volumen del vástago 28 del empujador, ahora empujado de vuelta al interior de la herramienta 10. Cuando el pistón 20 de la bomba se encuentre en su posición de sobredesplazamiento y el miembro de válvula 40 esté abierto, todas las cámaras se comunican entre sí y las presiones se igualan. Cuando el miembro de válvula 40 esté abierto, el fluido de la cámara C de accionamiento comunica con la cámara E del depósito de la bomba a través del conducto 44 y el fluido en la cámara E del depósito de la bomba comunica con la cámara D de bombeo a través de los pasos 86. Las necesidades de fluido de las cámaras D y E ya han sido esencialmente satisfechas, la cámara A del acumulador ahora se expande para recibir el fluido desplazado por el vástago 28 del empujador a medida que sea retraído al interior de la herramienta 10. En resumen, el pistón empujador 18 se mueve a velocidad incrementada y con fuerza reducida en relación con el pistón 20 de la bomba cuando el fluido sea dirigido desde un lado del pistón empujador 18 al otro lado del mismo. De manera similar, el pistón empujador 18 se mueve a velocidad reducida y con fuerza incrementada en relación con el pistón 20 de la bomba cuando el fluido sea dirigido desde un lado del pistón 20 de la bomba al otro lado del mismo. Cuando no tengan lugar ninguna de estas trayectorias de flujo, prevalece un modo de fuerza y velocidad intermedias.

La expresión "válvula antirretorno" en los párrafos anteriores se refiere a cualquiera de los tipos conocidos de válvulas unidireccionales convencionales, y, preferiblemente, al tipo de válvula de bola o aguja accionada elásticamente.

En las figuras 2 y 3 se muestra una realización de la invención. La herramienta 100 funciona de la misma manera que la de la figura 1 (es decir, permite tres velocidades de funcionamiento). Pero en la invención ciertas estructuras de válvula son en forma de válvulas de obturación flotantes, no válvulas antirretorno.

Las figuras 2 y 3 muestran una realización de acuerdo con la invención que obvia la dificultad de conseguir los flujos volumétricos adecuados en el pequeño volumen de la herramienta usando válvulas antirretorno. Así, en lugar de prever conductos y válvulas antirretorno en la barrera 122, hay una estructura de válvula, en forma de conjunto de válvula de obturación flotante, asociada con la barrera 122. Como se muestra, el conjunto de válvula de obturación flotante incluye una primera válvula de obturación flotante, indicada generalmente con 113, que comprende una junta tórica 115 que cierra un paso 131 entre la periferia exterior de la barrera 122 generalmente cilíndrica y la pared anular que define el ánima 114 del alojamiento 116, y un miembro de retención elástico 117 acoplado con la cara 119 de la barrera 122 y asociado operativamente con la junta tórica 115. En la realización ilustrada, la válvula 113 de obturación flotante incluye, también, un miembro de deslizamiento 111 previsto entre la junta tórica 115 y el miembro de retención 117. El miembro de retención elástico 117 desplaza el miembro de deslizamiento 111 en el ánima 114 y lo retiene contra un resalto escalonado 134 definido en la barrera 122. Las dimensiones del resalto escalonado en relación con el ánima 114 del cilindro son las que se requieran típicamente para asegurar la obturación cuando el miembro de deslizamiento 111 se encuentre en posición. La longitud axial del resalto escalonado y/o su pendiente deben permitir que una presión hidráulica pequeña separe el miembro de deslizamiento 111 del resalto 134. El miembro de deslizamiento presenta un paso 136 a su través de manera que cuando la fuerza hidráulica desvíe el miembro de retención elástico 117 se consiga una trayectoria muy grande de flujo de fluido. Así, puesto que el miembro de deslizamiento 111 apoya contra el resalto 134, el miembro de deslizamiento puede soportar una presión elevada en una dirección pero permite un flujo de fluido fácil en dirección opuesta. En ciertas aplicaciones, la fuerza elástica ejercida sobre el miembro de deslizamiento 111 puede ser lo bastante elevada como para requerir una presión predeterminada antes de que el miembro de deslizamiento 111 pueda ser alejado del resalto escalonado 134. Preferiblemente, el miembro de retención elástico 117 está hecho de material elástico, tal como metal, y carga suavemente la junta tórica 115 en la dirección de la flecha J de la figura 2, con el fin de obturar los pasos 131 y 136. De acuerdo con el aspecto más amplio de la invención, el miembro de deslizamiento 111 puede ser omitido.

Una segunda válvula de obturación flotante, similar, indicada en general mediante la referencia 121, comprende una junta tórica 123, un miembro de retención elástico 125 y un miembro de deslizamiento 124 entre el miembro de retención 125 y la junta tórica 123. La junta tórica apoya contra el resalto 138. El miembro de retención 125 está fijado en una superficie de la barrera 122. La segunda válvula de obturación flotante está prevista con el fin de cerrar selectivamente un paso 141 a través del miembro de deslizamiento 124 y un paso 133 entre la superficie exterior del vástago 128 del empujador y un ánima 139 que define una pared interior de la barrera 122. La carga elástica del miembro de retención 125 se selecciona de manera que cuando las condiciones sean tales que pueda fluir fluido desde la cámara B del depósito del empujador a la cámara A del acumulador, el retenedor 125 flexione para permitir al fluido atravesar la junta tórica 123 y los pasos 131 y 141 en la dirección de la flecha J. De manera similar, la carga elástica del miembro de retención 117 debe permitir que en el modo de retracción del pistón del empujador pueda fluir fluido más allá de la junta tórica 115 y atravesar los pasos 141 y 133, en dirección opuesta a la flecha J, de modo que el fluido de la cámara A del acumulador pueda penetrar en la cámara B del depósito del empujador. De acuerdo con el aspecto más amplio de la invención, el miembro de deslizamiento 124 puede ser omitido.

En el pistón empujador 112 hay prevista una estructura 127 de válvula de obturación flotante que incluye la junta tórica 129, el miembro de deslizamiento 126 y el miembro de retención elástico 135. Al igual que en el caso de la estructura 113 de válvula de obturación flotante asociada con la barrera 122, el miembro de retención 135 carga la junta tórica 129 contra un resalto con el fin de obturar un paso 137 entre la periferia del pistón empujador 112 y el ánima 14 de alojamiento. Por tanto, el miembro de retención elástico 135 está construido y previsto con el fin de evitar la comunicación de fluido entre la cámara C de accionamiento y la cámara B del depósito del empujador, y, cuando sea necesario, permitir un gran flujo volumétrico desde la cámara B del depósito del empujador a la cámara C de accionamiento. La carga elástica de la válvula de obturación flotante es mayor que la de la válvula de obturación flotante 127, con objeto de conseguir el cambio entre los modos de funcionamiento de velocidad elevada/fuerza pequeña y velocidad media/fuerza media. De acuerdo con el aspecto más amplio de la invención, el miembro de deslizamiento 126 puede ser omitido.

Las juntas tóricas descritas en este documento pueden ser juntas tóricas convencionales de sección transversal circular. Pero pueden usarse otras configuraciones de sección transversal, tales como, por ejemplo, secciones transversales rectangulares, cuadradas y en U.

Preferiblemente, el miembro de retención elástico 117 presenta una pluralidad de dedos 180 que se extienden a partir de una parte central 182 del mismo, como se muestra en la figura 4. El miembro de retención elástico 135 está configurado de manera similar.

El pistón 120 de la bomba de la invención presenta una estructura de válvula asociada con él distinta a la de la realización de la figura 1. En la figura 5 se muestra una vista ampliada del pistón 120 de la bomba, generalmente cilíndrico, de la figura 2. En lugar de conductos y válvulas antirretorno 80 y 86 en el pistón de la bomba, como en la realización de la figura 1, está prevista una estructura de válvula en forma de disposición de válvula de obturación flotante biestable, indicada generalmente mediante la referencia 132. La disposición de válvula de obturación flotante 132 comprende una junta tórica 160 asentada sobre un nervio realzado del pistón 120 de la bomba. Dos anillos de guía opuestos 162 y 164, cargados elásticamente, mantienen la junta tórica 160 sobre el nervio 161 y en posición de obturación. Las superficies de tope 163 limitan el movimiento de los anillos de guía en dirección a la junta tórica 160. Durante el funcionamiento, cuando la presión en la cámara D de bombeo alcance la prevista para la transición al modo de fuerza elevada/velocidad pequeña, el resorte 170 cargado es superado por la fuerza ejercida por el fluido sobre la junta tórica 160, separando así la junta tórica 160 de su asiento y permitiendo al fluido fluir, a través del paso 166, desde la cámara D de bombeo a la cámara E del depósito de la bomba. El resorte 168 está cargado normalmente, y acomoda el paso de fluido desde la cámara E a la cámara D durante la operación de recarga de la bomba que sigue a otra carrera.

La realización de la figura 2 incluye una estructura de mango, indicada generalmente con la referencia 150, asociada operativamente con el vástago 26 del pistón de la bomba, para su accionamiento. La estructura de mango 150 incluye un miembro de gatillo 152 de funcionamiento manual que cuando se acciona o aprieta produce la puesta en marcha de la herramienta 100, y que cuando se libera, da lugar a la carrera de retorno del pistón empujador 112, reajustando así la herramienta 100. Puede apreciarse que la estructura de mango 150 puede estar prevista, también, en la herramienta 10 de la realización de la figura 1.

Hay un enlace mecánico, indicado generalmente mediante la referencia 154, acoplado con la estructura 36 de válvula de alivio de presión y se usa para mover el miembro de válvula 40 de la estructura 36 de válvula a una posición abierta de modo que pueda fluir fluido desde la cámara C de accionamiento a la cámara A del acumulador y a la cámara E del depósito de la bomba, como se ha señalado en lo que antecede. El enlace mecánico está unido con el pistón 120 de la bomba mediante una conexión de deslizamiento limitado de modo que el sobredesplazamiento del pistón 120 de la bomba más allá de una carrera normal mueva el miembro 40 de válvula a la posición abierta.

La figura 6 muestra todavía otra realización de una válvula de obturación flotante biestable asociada con la barrera 222. Hay una primera junta tórica 215 prevista en la ranura 216 entre el ánima 114 del alojamiento 16 y la periferia de la barrera 222, con el fin de obturar una trayectoria de flujo entre las cámaras A y B. La válvula de obturación incluye una segunda junta tórica 223 asentada sobre un nervio realzado 224 de la barrera 222. Dos anillos de guía opuestos 225 y 227, cargados elásticamente, mantienen la junta tórica 223 sobre el nervio 224 y en posición de obturación. Los anillos 225 de guía presentan pasos de flujo de fluido en ellos con el fin de permitir el flujo de fluido entre las cámaras A y B cuando se desee. Resortes de dedos 228 y 229 cargan los anillos de guía 225 y 227. La carga elástica del resorte 229 es mayor que la del resorte 228. La carga elástica del resorte 229 se selecciona de modo que cuando las condiciones sean tales que pueda fluir fluido desde la cámara B del depósito del empujador a la cámara A del acumulador, el resorte 229 flexione para permitir al fluido fluir más allá de la junta tórica 223, en la dirección de la flecha J, de manera que atraviese los pasos en los anillos de guía. De manera similar, la carga elástica del resorte 228 debe permitir que en el modo de retracción del pistón empujador pueda fluir fluido más allá de la junta tórica 223 y atraviese los pasos en los anillos de guía en la dirección opuesta a la flecha J de modo que fluido de la cámara A del acumulador pueda penetrar en la cámara B del depósito del empujador para que se produzca el cambio entre los modos de funcionamiento de velocidad elevada/fuerza pequeña y velocidad media/fuerza media.

Así, la presente invención ofrece una herramienta elástica que mueve un pistón empujador a tres velocidades diferentes, y, por tanto, con tres niveles de fuerza diferentes, a partir de una fuerza de entrada constante y una velocidad de entrada del pistón de la bomba. Los cambios de velocidad se consiguen, automáticamente, en respuesta a la resistencia encontrada por el pistón empujador.

La realización preferida que antecede se ha presentado y descrito con el fin de ilustrar los principios estructurales y funcionales de la presente invención así como los métodos de utilización de las realizaciones preferidas, y es susceptible de cambios sin apartarse de tales principios. Por tanto, esta invención incluye todas las modificaciones que queden dentro del alcance de las reivindicaciones que siguen.

Claims (4)

1. Un dispositivo hidráulico (100) dotado de un ánima, un pistón (120) movible dentro del ánima, cámaras (D, E) de presión de fluido en lados opuestos de dicho pistón, y una disposición de válvula de obturación (132), caracterizándose el dispositivo porque la disposición de válvula de obturación comprende:

un miembro de obturación (160) dispuesto en la periferia del pistón (120), estando dispuesto el miembro de obturación entre un primero y un segundo retenedores (162, 164) con el fin de obturar un paso (166) definido entre el ánima y la periferia del pistón;

una primera estructura elástica (168) que carga el primer retenedor (162) contra dicho miembro de obturación (160); y

una segunda estructura elástica (170) que carga el segundo retenedor (164) contra dicho miembro de obturación (160);

presentando dichas primera y segunda estructuras elásticas cargas elásticas de modo que, en ciertas condiciones de presión de fluido en dichas cámaras (D, E), dicho miembro de obturación (160) se mueva con el fin de permitir flujo de fluido a través de dicho paso (166) en una dirección, y, en condiciones de presión diferentes en dichas cámaras, dicho miembro de obturación se mueva para permitir al fluido fluir a través de dicho paso en dirección opuesta a dicha
dirección.

2. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicho pistón (120) incluye una superficie de tope (163) para limitar el movimiento de cada uno de dichos retenedores cargados elásticamente (162, 164) en dirección a dicho miembro de obturación (160), y dicha periferia de dicho pistón incluye un nervio (161), estando dispuesto dicho miembro de obturación sobre dicho nervio.

3. Un dispositivo hidráulico dotado de un elemento (122) montado en un ánima (114), un árbol (128) que se extiende a través de dicho elemento, cámaras (A, B) de presión de fluido en lados opuestos de dicho elemento, y una disposición de válvula de obturación (213), caracterizándose el dispositivo porque la disposición de válvula de obturación comprende:

un miembro de obturación (223) montado en relación con dicho elemento y dispuesto en torno a dicho árbol con el fin de obturar, selectivamente, un paso definido entre el elemento y el árbol;

una primera estructura elástica (228) que cargue el miembro de obturación en una primera dirección; y,

una segunda estructura elástica (229) que cargue el miembro de obturación en dirección opuesta a la primera dirección;

presentando dichas primera y segunda estructuras elásticas cargas elásticas de manera que, en ciertas condiciones de presión de fluido en dichas cámaras, dicho miembro de obturación se mueva en contra de la carga ejercida sobre él con el fin de permitir flujo de fluido a través de dicho paso en una dirección, y, en condiciones de presión diferentes en dichas cámaras, dicho miembro de obturación se mueva en contra de la carga ejercida sobre él para permitir al fluido fluir a través de dicho paso en dirección opuesta a dicha dirección.

4. El dispositivo según la reivindicación 3, que incluye, además, un primer anillo de guía (227) entre el primer miembro de obturación y la primera estructura elástica, y un segundo anillo de guía (225) entre el segundo miembro de obturación y la segunda estructura elástica.