ES2315857T3 - Soporte con superficie portadora para mover una plataforma sobre un colchon de aire. - Google Patents
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Abstract
Soporte con superficie portante para desplazar una plataforma (6) sobre un colchón de aire, donde dicho soporte se realiza en forma de una caja con una superficie perforada (1) para la salida del aire, que se introduce a presión en el espacio interior (3) de la caja, donde los orificios en la superficie (1) de la caja se comunican a través de válvulas automáticas (5) con el espacio interior (3) de la caja, donde cada válvula (5) presenta respectivamente un alojamiento de válvula con un elemento móvil (8) ligado a un elemento elástico (9), caracterizado por el hecho de que la cavidad sobre el lado superior del elemento móvil (8) de la válvula (5) se comunica con el orificio sobre el lado superior (1) de la caja, y la cavidad situada en el lado inferior del elemento móvil (8) de la válvula (5) se comunica con el aire del exterior, que no está expuesto a la presión del colchón de aire, y donde los orificios (7) situados en un lateral del alojamiento de la válvula se comunican con el espacio interior (3) de la caja, donde el elemento móvil (8) en una posición elevada es presionado por el elemento elástico (9), en ausencia del colchón de aire, cierra los orificios (7) de la caja de válvula y además, cuando el elemento móvil (8) se encuentra en una posición inferior en la que es presionado a través de la presión del colchón de aire, abre los orificios (7) del alojamiento de válvula.
Description
Soporte con superficie portadora para mover una
plataforma sobre un colchón de aire.
La invención se refiere a un medio de transporte
que utiliza plataformas situadas sobre un colchón de aire,
destinadas a la recreación activa y actividades deportivas
preferiblemente sin motor, destinado al desplazamiento de
plataformas con personas y bultos sobre colchones de aire en zonas
peatonales y tramos de calle cortos en la ciudad, preferiblemente
sin motor.
Se conocen medios de transporte en forma de
aparatos sobre un colchón de aire, que comprenden un ventilador
centrífugo y un compresor con un dispositivo de accionamiento que
comprime el aire bajo la carcasa del dispositivo [Korytow N.W.,
Buques y dispositivos de colchón de aire, M., 1964]. El aparato con
ventilador y dispositivo de accionamiento es móvil, sin embargo, su
voluminosidad y alto coste, así como el alto nivel de ruido,
restringen su aplicación en el área deportiva y la recreación
activa.
Se conocen dispositivos que comprenden un
soporte inmóvil con un gran número de orificios que permiten el
paso del aire para la producción de un colchón de aire que es
comprimido en el hueco interior del soporte. Los dispositivos de
este tipo se utilizan, por ejemplo, en la maquinaria y en los
aparatos de mecánica de precisión en forma de soportes aerostáticos
y gasodinámicos para asegurar un movimiento paralelo plano o un
movimiento rotatorio con mínimas pérdidas por fricción [Pelpor
D.S., Dispositivos giroscópicos y Autopilotos. M., 1964], los
dispositivos mencionados son incorporados a herramientas y
dispositivos de precisión y presentan características de
construcción específicos que impiden su aplicación en el campo
técnico de la solicitud.
Se conoce también un dispositivo, sobre cuya
base se fabrica el juego de mesa "Airhockey". Este dispositivo
comprende una superficie portante en forma de una mesa entera con
márgenes. Dentro de la mesa se expulsa aire. El aire entra a través
de los orificios, dispuestos de forma uniforme a lo largo de la
superficie de la mesa. Gracias a estos se crea un fino colchón de
aire entre el disco ligero, que imita un disco de hockey sobre
hielo, y la superficie de la mesa. De esta manera el disco se
desliza sobre la superficie de la mesa prácticamente sin fricción y
solo se somete a una pequeña resistencia del aire. La desventaja
del dispositivo consiste en un desproporcionado consumo de aire
para crear un efecto de colchón de aire.
El dispositivo según la invención es un
dispositivo similar al destinado para facilitar el traslado de
cargas dentro de los vagones de tren y de los automóviles, en
almacenes, pero también para desplazar paquetes de papel y cartón
pesados dentro de las empresas. En este dispositivo, el colchón de
aire es asegurado entre la parte inferior de la carga y el suelo
por la aducción del aire comprimido proveniente de las válvulas de
esfera situadas en la superficie portante. Bajo la superficie
portante, montado en el suelo, se sitúa un sistema de válvulas
herméticas, tubos y pistones, que alimenta el aire del compresor al
conjunto de válvulas de esfera. Las válvulas en el suelo se disponen
de tal manera que las esferas sobresalgan parcialmente de la
superficie del suelo. Por medio de una influencia mecánica directa
de la carga móvil sobre el elemento móvil de la válvula, es decir,
las esferas, la carga supera el efecto del muelle y del aire
comprimido y abre una salida para el aire en el espacio entre el
suelo y la carga [patente USA 1021040 A, MPK B 60 V 3/04, publ.
23.02.1966, así como patentes de esta invención en otros países: US
3235099 (A1), BE 653651 (A), DE 1285400 (B1)]. Este dispositivo
puede considerarse un prototipo.
La desventaja de este prototipo consiste en que
para la apertura de las válvulas, de manera que el aire para el
colchón de aire se conduzca bajo la carga, es necesario que
elemento móvil de la válvula sea empujado hacia abajo directamente
a través de la carga o la paleta de carga. Para la aplicación
citada en [patente USA 1021040 A, MPK B 60 V 3/04, publ. 23.02.1966,
así como patentes de esta invención en otros países: US 3235099
(A1), BE 653651 (A), DE 1285400 (B1)] esto no representa ninguna
desventaja esencial ya que las cargas se mueven solo algunos metros
y a velocidad mínima. Sin embargo dicho dispositivo no es adecuado
para una aplicación técnica de este tipo en un soporte con
superficie portante para plataformas sobre un colchón de aire
destinadas a la recreación activa y el deporte. El contacto mecánico
de la plataforma con un gran número de válvulas de esfera conduce a
un aumento esencial de las pérdidas por fricción, reduce la
maniobrabilidad de la plataforma y desaparece la sensación de que
la plataforma flota sobre la superficie portante.
Así mismo, otros dispositivos conocidos
utilizados para la producción de colchones de aire, es decir los
dispositivos según US 3081886 y DE 1285400, están limitados.
El objetivo de la presente invención es la
fabricación de un soporte con superficie portante a lo largo del
cual se pueda desplazar una plataforma sobre un colchón de aire,
preferiblemente sin motor, con personas u otras cargas, con un
gasto de energía mínimo para el mantenimiento del colchón de
aire.
El objetivo deseado de la invención se logra
gracias al soporte según la reivindicación 1.
El elemento móvil de la válvula automática se
realiza preferiblemente en forma de pistón diferencial, donde el
pistón diferencial presenta un cilindro, un pistón mayor
introducido en la parte superior del cilindro y otro pistón menor
introducido en la parte inferior del cilindro, y donde el cilindro
se comunica a través del lado superior del pistón mayor con el
orificio situado en la superficie de la caja y donde el cilindro se
comunica a través del lado inferior del pistón menor con el aire
del exterior, que no está expuesto a la presión del colchón de
aire, el cual presenta orificios situados en la pared lateral del
cilindro sobre el lado superior del pistón mayor que se comunican
con el espacio interior de la caja.
El espacio exterior de la caja se comunica con
el espacio interior de la caja, preferiblemente a través de
boquillas de aire. La caja del soporte es realizada preferiblemente
por módulos huecos, cuyas superficies laterales limítrofes permiten
una circulación libre del aire a través del espacio interior, donde
la válvula está dispuesta dentro de los módulos de tal manera que la
parte superior se conecta mecánicamente con la superficie portante
de la caja y la parte inferior de la válvula se conecta
mecánicamente con el fondo de la caja.
La caja del soporte se realiza preferiblemente
en forma de una pista de transporte con una forma de realización
predeterminada para la movilidad de las plataformas con personas o
cargas sobre un colchón de aire, donde la caja se realiza con
módulos huecos o en forma de armazón y se cubre de un material
blando que permite la permeabilidad del aire, preferiblemente un
tejido técnico o una lámina de polímero.
En la Figura 1 se representa una vista global
del soporte con superficie portante para la plataforma sobre un
colchón de aire con los siguientes detalles y componentes 1 -
superficie portante del soporte en forma de caja consistente en
módulos: 2 - fondo del soporte; 3 - espacio interior del soporte; 4
- ventilador centrífugo; 5 - válvula automática,
6 - plataforma para el colchón de aire. La plataforma 6 no tiene por regla general ningún ventilador ni mecanismo de accionamiento propio para producir un colchón de aire.
6 - plataforma para el colchón de aire. La plataforma 6 no tiene por regla general ningún ventilador ni mecanismo de accionamiento propio para producir un colchón de aire.
En la Figura 2 se representa una vista
transversal del soporte con la superficie portante con los
siguientes elementos: 7 - orificios en la pared lateral de la
válvula automática; 8 - elemento móvil de la válvula (pistón); 9 -
elemento elástico (muelle); 10 - Espacio hueco bajo la plataforma;
11 - boquillas de aire.
En la Figura 3 se representa una válvula
automática en forma de pistón diferencial con elementos móviles,
donde: 12 y 13 - pistón mayor y menor de la válvula diferencial; 14
- válvula para bombear el aire al pistón menor;
15 - muelle de la válvula diferencial.
15 - muelle de la válvula diferencial.
El soporte con la superficie portante (Figura 1)
consiste en una caja con una superficie portante exterior 1, unida
a un campo o colocada en forma de una pista diseñada con una
configuración predeterminada. El soporte de la superficie portante
tiene un fondo 2. Durante el funcionamiento del dispositivo el aire
se alimenta en el interior del soporte a través de un ventilador
centrífugo 4. Gracias al funcionamiento de las válvulas automáticas
5 el aire en el espacio interior 3 se distribuye a la superficie
portante 1 del soporte sólo en los puntos en los que se encuentra
la plataforma 6 en el momento dado. Los alojamientos de válvula 5
conectan mecánicamente la superficie portante 1 y el fondo 2 del
soporte. En el suelo pueden disponerse válvulas de drenaje para
vaciar el condensado (no representadas en las figuras).
Como se ve en la Figura 2, la presión del
colchón de aire de la plataforma actúa sobre el pistón 8 a través
de los orificios en la superficie portante 1. El diámetro del
pistón 8 y las características del muelle 9 se eligen de tal manera
que la fuerza de la presión del colchón de aire sea siempre mayor
que la fuerza de compresión del muelle. El pistón, al que el muelle
9 comprime, se hunde hacia abajo y abre el orificio 7 situado en la
pared lateral del cuerpo de la válvula. Debido a la sobrepresión,
el aire se desplaza a través del orificio desde el espacio interior
3 a la superficie portante 1 y accede a la plataforma 6 por
debajo.
Gracias al gran número de válvulas abiertas 5
que en un momento determinado se encuentran bajo la presión del
colchón de aire de la plataforma, una gran corriente de aire
proveniente del espacio interior del soporte accede a la parte
inferior de la plataforma. De esta manera se mantiene un equilibrio
dinámico entre el flujo y el consumo de aire por debajo de la
plataforma. Es evidente, que el espesor del colchón de aire depende
de la productividad del ventilador centrífugo 4 (Figura 1). Para
mantener el colchón de aire al inicio de la plataforma, el espacio
superior de la caja se comunica con el espacio interior de la caja
a través de las boquillas de aire 11 (su disposición se describe
abajo).
En la Figura 3 se ve que en la válvula
automática puede también utilizarse como elemento elástico el aire
bajo sobrepresión situado en el espacio interior de la superficie
de soporte. Con esta finalidad se realiza el elemento móvil de la
válvula en forma de un pistón diferencial consistente en un pistón
mayor y uno menor 12 y 13. Cuando la plataforma se sitúa sobre la
válvula, la presión del colchón de aire mueve el pistón diferencial
hacia abajo, superando la presión del aire sobre el pistón menor 13
y la resistencia del muelle 15. El aire es alimentado desde el
espacio interior del soporte al pistón menor 13 de la válvula a
través de un canal 14. Los orificios 7 se abren y el aire
proveniente del espacio interior del soporte se sitúa bajo la
plataforma. En la válvula diferencial, el muelle 15 tiene una
pequeña rigidez prevista principalmente para el cierre de la
válvula cuando los ventiladores están desconectados.
Así al desplazarse la plataforma, las válvulas
situadas en la superficie de soporte se abren automáticamente bajo
el efecto de la presión del colchón de aire y después, en cuanto la
presión sobre la superficie de soporte accede a la atmósfera, se
abren las plataformas bajo el efecto del elemento elástico. Como se
deduce de la descripción anterior, las válvulas se abren y cierran
automáticamente sin necesidad de contacto mecánico directo con la
plataforma.
La plataforma situada sobre el colchón de aire
puede permanecer quieta sobre una superficie portante horizontal
solo si tiene lugar una corriente simétrica de aire a lo largo de la
superficie de la plataforma. Esto es posible cuando el vector del
centro de masa de la plataforma con la carga y el vector de presión
del colchón de aire están situados en un eje vertical. Así, para
lograr un movimiento horizontal de la plataforma, ésta debe ser
inclinada en la dirección del movimiento deseado. La velocidad de
la aceleración de dicho movimiento depende de la masa de la
plataforma, su ángulo de inclinación y la cantidad de presión
barométrica en el colchón de aire. Simultáneamente, el ángulo de
inclinación máximo de la plataforma se determina por el espesor del
colchón de aire y las dimensiones de la plataforma. La potencia
necesaria del ventilador centrífugo que alimenta con aire el
soporte de la superficie portante se calcula en base a las
ecuaciones conocidas de la aerodinámica de las corrientes
subsónicas y considerando los coeficientes de corrección.
En el caso de aplicación más simple, en el que
la plataforma está situada sobre un colchón de aire, se permite
especialmente un tipo determinado de corriente de aire a través de
las válvula situadas sobre la superficie portante del soporte. En
este caso se logra que la plataforma se eleve al inicio sobre este
colchón de la siguiente manera: Cuando al inicio la plataforma se
encuentra sobre la superficie portante, la cavidad 10 situada bajo
la plataforma (Figura 2) se llena en pocos segundos de aire
proveniente de las piezas permeables situadas en las válvulas
cerradas herméticamente. Sin embargo, gracias a una junta hermética
elástica situada en la plataforma, se limita la corriente de aire
proveniente de la cavidad 10 a un perímetro determinado. De este
modo la velocidad de la corriente de aire por debajo de la
plataforma es inferior a la del flujo de aire proveniente de las
ranuras de la docena de válvulas situadas en la superficie portante
bajo la plataforma.
Al lograr una determinada presión bajo la
plataforma se abren las válvulas automáticas, el flujo de aire bajo
la plataforma se eleva y la plataforma se alza sobre la superficie
portante.
Para un soporte con una superficie portante
grande o una expansión grande es sin embargo razonable emplear
válvulas con una corriente mínima. Esto es necesario para disminuir
el consumo energético empleado en la aducción del aire en el
interior del soporte con superficie portante. Mediante una
corriente mínima de aire a través de las válvulas se asegura la
cantidad necesaria de válvulas para el arranque de la plataforma
por aducción de aire a través de boquillas de aire calibradas 11
(Figura 2) situadas en la superficie portante del soporte. En este
caso las boquillas pueden disponerse en la superficie portante de
dos modos:
- a)
- para el arranque de la plataforma las boquillas se disponen de tal manera que haya como mínimo una boquilla sobre una superficie uniforme del soporte igual a la proyección normal de la plataforma de aire sobre la superficie portante.
- b)
- para el arranque de la plataforma se disponen solo en las piezas previstas de la superficie portante grupos de boquillas de aire en la pieza correspondiente de la superficie portante.
En cuanto al gasto de energía suplementario para
la aducción de aire en el interior del soporte son aceptables ambos
modos de disposición de las boquillas de aire. En este caso es
evidente que el segundo tipo es más económico.
La forma de realización del soporte con una
superficie portante para plataformas sobre colchones de aire
aplicando contemporáneamente los alojamientos de las válvulas
automáticas como elemento de fuerza de la construcción conectando
la superficie del soporte y su fondo, reduce los materiales y los
costes del soporte.
La fabricación del soporte con una superficie
portante en forma de armazón, cubierto de un tejido técnico o
láminas de construcción de polímero uniformes, permite una
simplificación del transporte y montaje del soporte con una
superficie grande y una reducción de los materiales.
Como se deduce de los documentos de la
solicitud, el soporte con una superficie portante consiste en una
serie de pequeños detalles, que se pueden fabricar con los métodos
de producción en masa, por ejemplo por moldeado a presión del
plástico, extrusión mediante aire comprimido, compresión, etc.
Los cálculos confirman que el dispositivo tiene
una fuerte potencia y que se ha logrado el objetivo de la
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de documentos citados por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información
del lector y no forma parte del documento de patente europea. La
misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin
embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u
omisiones.
- US 1021040 A [0005] [0006]
- DE 1285400 B1 [0005] [0006]
- US 3235099 A1 [0005] [0006]
- US 3081886 A [0007]
- BE 653651 A [0005] [0006]
- DE 1285400 [0007]
Claims (6)
1. Soporte con superficie portante para
desplazar una plataforma (6) sobre un colchón de aire, donde dicho
soporte se realiza en forma de una caja con una superficie
perforada (1) para la salida del aire, que se introduce a presión en
el espacio interior (3) de la caja, donde los orificios en la
superficie (1) de la caja se comunican a través de válvulas
automáticas (5) con el espacio interior (3) de la caja, donde cada
válvula (5) presenta respectivamente un alojamiento de válvula con
un elemento móvil (8) ligado a un elemento elástico (9),
caracterizado por el hecho de que la cavidad sobre el lado
superior del elemento móvil (8) de la válvula (5) se comunica con
el orificio sobre el lado superior (1) de la caja, y la cavidad
situada en el lado inferior del elemento móvil (8) de la válvula
(5) se comunica con el aire del exterior, que no está expuesto a la
presión del colchón de aire, y donde los orificios (7) situados en
un lateral del alojamiento de la válvula se comunican con el espacio
interior (3) de la caja, donde el elemento móvil (8) en una
posición elevada es presionado por el elemento elástico (9), en
ausencia del colchón de aire, cierra los orificios (7) de la caja
de válvula y además, cuando el elemento móvil (8) se encuentra en
una posición inferior en la que es presionado a través de la presión
del colchón de aire, abre los orificios (7) del alojamiento de
válvula.
2. Soporte según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el elemento móvil (8) de
la válvula automática (5) se realiza en forma de un pistón
diferencial, donde el pistón diferencial presenta un cilindro, un
pistón mayor introducido en la parte superior del cilindro (12) y
otro pistón menor introducido en la parte inferior del cilindro
(13), y donde el cilindro se comunica a través del lado superior
del pistón mayor (12) con el orificio situado en la superficie
superior (1) de la caja y donde el cilindro se comunica a través del
lado inferior del pistón menor (13) con el aire del exterior, que
no está expuesto a la presión del colchón de aire, el cual presenta
orificios (7) situados en la pared lateral del cilindro sobre el
lado superior del pistón mayor (12) que se comunican con el espacio
interior de la caja.
3. Soporte según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el espacio superior de la
caja se comunica con el espacio interior (3) de la caja a través de
las boquillas de aire (11).
4. Soporte según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la caja del soporte está
formada de módulos huecos cuyas superficies laterales limítrofes
permiten un movimiento libre del aire en el espacio interior, donde
la válvulas (5) se disponen de tal manera dentro del módulo que se
conectan mecánicamente a través de su parte superior con la
superficie portante (1) de la caja, y donde la parte inferior de la
válvula se conecta mecánicamente con el fondo (2) de la caja.
5. Soporte según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el soporte se realiza en
forma de una pista de transporte con una construcción
predeterminada para el desplazamiento de plataformas con personas y
carga sobre un colchón de aire, donde la caja es realizada por
módulos huecos o en forma de armazón con un material blando que
permite la permeabilidad del aire.
6. Soporte según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que dicho material que permite
la permeabilidad del aire se fabrica de un tejido técnico o una
lámina de polímero.
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