ES2342475T3 - Dispositivo de enclavamiento para actuadores lineales. - Google Patents

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Abstract

Dispositivo de enclavamiento para actuadores lineales, en particular para equipos de ajuste accionados por fluidos, con un vástago de émbolo (10) apoyado tal que puede deslizar axialmente respecto a un receptáculo (30), que presenta una cámara hueca (11) que se extiende en dirección axial, en la que están dispuestos distribuidos en dirección axial equipos en arrastre de forma (12) y en el vástago del émbolo (10) elementos de arrastre de forma (22) que se corresponden con los equipos de arrastre de forma (12) y que pueden desplazarse radialmente y que están apoyados fijos axialmente respecto al receptáculo (30), estando asociado a los elementos de arrastre de forma (22) un equipo de accionamiento (40) a modo de un cono de tensión (40) que puede deslizar axialmente, que desplaza los elementos de arrastre de forma (22) radialmente, caracterizado porque en el casquillo extensible (20) está configurado un cono contrapuesto (23) complementario al cono de tensión (40), mediante el que los elementos de arrastre de forma (22) se mantienen sin encajar con los equipos de arrastre de forma (12).

Description

Dispositivo de enclavamiento para actuadores lineales.
La invención se refiere a un dispositivo de enclavamiento para actuadores lineales, en particular para equipos de ajuste accionados por fluidos, con un vástago de émbolo apoyado tal que puede deslizar axialmente respecto a un receptáculo. La invención es adecuada en particular para dispositivos de ajuste hidráulicos que se utilizan para aplicaciones críticas para la seguridad.
Por el estado de la técnica se conocen enclavamientos hidráulicos para dispositivos de ajuste hidráulicos en forma de una válvula de retención. En particular en aplicaciones críticas para la seguridad en aeronáutica, tienen inconvenientes las válvulas de retención para enclavar el equipo hidráulico de ajuste, ya que existe la posibilidad de fugas en cualquiera de las juntas que se encuentran en el sistema. Un funcionamiento incorrecto de la válvula puede tener consecuencias graves. Además, debido a las oscilaciones de temperatura que se presentan durante el vuelo se originan variaciones de volumen del fluido hidráulico, que en el caso del enclavamiento hidráulico podrían dar lugar a la salida de líquido hidráulico por sobrepresión o por la entrada de aire del entorno por depresión.
Además, se conocen enclavamientos de arrastre por rozamiento mediante diversos principios de sujeción por apriete. Un inconveniente al respecto es la elevada presión hertziana necesaria para proporcionar la fuerza de sujeción necesaria. Además, el coste constructivo de las uniones por apriete es extraordinariamente alto y trae como consecuencia un elevado peso de la estructura. Un inconveniente de las uniones por apriete es su tendencia a la irreversibilidad, con lo que tras un enclavamiento no es posible o es muy difícil que se suelten las uniones de sujeción por apriete.
Por el documento DE 31 33 117 C2 se conoce un puntal de apoyo de longitud variable telescópicamente para trenes de aterrizaje retraibles, en el que cuando está completamente introducido un tren de aterrizaje se realiza un enclavamiento en la posición final mediante arrastre de forma. Un enclavamiento en una posición de no introducido, no es posible.
El documento DE 195 07 689 A1 describe un dispositivo de posicionado para posicionar con precisión cilindros de trabajo neumáticos e hidráulicos, en el que un casquillo extensible está dispuesto en un agujero interior de un vástago de émbolo de un cilindro de trabajo. El casquillo extensible tiene múltiples ranuras en un extremo en dirección longitudinal, estando dotados los segmentos de un roscado exterior. En el extremo ranurado está dispuesta una regleta, que cuando tiene lugar un desplazamiento axial provoca una expansión del casquillo. Debido a ello encajan los segmentos del roscado en el casquillo extensible en arrastre de forma en el roscado interior del vástago de émbolo del cilindro de trabajo. Para asegurar un posicionado preciso del vástago de émbolo, se gira el casquillo extensible roscado.
El documento DE 1 206 316 A1 se refiere a un motor de ajuste accionado por un medio de presión con un émbolo de presión y un cilindro, que pueden deslizarse relativamente entre sí mediante la acción de un medio de presión y en los cuales está dispuesto un equipo de enclavamiento que encaja uno en otro, para fijar un émbolo de presión y un cilindro frente a un movimiento relativo. El equipo de enclavamiento se encuentra entre un émbolo de presión y el cilindro y una cámara del medio de presión e incluye un componente interior y un componente exterior, que pueden deslizarse axialmente uno respecto al otro, presentando uno de los componentes uno o varios resaltes, que están dimensionados y dispuestos tal que los mismos interactúan en la posición de enclavamiento con escotaduras complementarias en el otro componente.
Es tarea de la presente invención proporcionar un dispositivo de enclavamiento para actuadores lineales, en particular para equipos de ajuste accionados por fluidos con un vástago de émbolo apoyado tal que puede deslizarse axialmente respecto a un receptáculo, con el que sea posible un enclavamiento seguro durante toda la carrera de desplazamiento de los actuadores lineales.
En el marco de la invención se resuelve esta tarea mediante un equipo de enclavamiento con las características de la reivindicación 1, en el que el vástago del émbolo presenta una cámara hueca que se extiende en dirección axial, en la que están dispuestos distribuidos en dirección axial equipos en arrastre de forma. En el vástago de émbolo están dispuestos además elementos en arrastre de forma que pueden desplazarse radialmente y que se corresponden con los equipos en arrastre de forma y que están apoyados axialmente fijos, respecto al receptáculo. Los elementos de arrastre de forma llevan asociado un equipo de accionamiento, que desplaza radialmente los elementos de arrastre de forma. De esta manera es posible llevar a encajar en arrastre de forma los elementos de arrastre de forma con los equipos de arrastre de forma dentro del vástago del émbolo mediante el equipo de accionamiento, con lo que es posible un enclavamiento en arrastre de forma dentro del vástago de émbolo en puntos discretos a lo largo de toda la carrera de desplazamiento. De esta manera es posible realizar sin un enclavamiento hidráulico y con un coste constructivo mínimo un enclavamiento seguro de los actuadores lineales. Además, ofrece el enclavamiento mecánico, mediante arrastre de forma dentro del vástago de émbolo, la posibilidad de un alojamiento protegido del mecanismo de enclavamiento. Para lograr de manera sencilla y fiable un desplazamiento radial de los elementos de arrastre de forma, está configurado el equipo de accionamiento como un cono de tensión que puede deslizarse axialmente, mediante cuyo desplazamiento axial los elementos de arrastre de forma son llevados a encajar o desencajar con los equipos de arrastre de forma del vástago de émbolo. Para ello está previsto que en el casquillo extensible esté configurado un cono contrapuesto complementario al cono de tensión, mediante el que se mantienen los elementos de arrastre de forma sin encajar con los equipos de arrastre de forma. Una tal configuración está prevista cuando los elementos de arrastre de forma son mantenidos bajo tensión sin encajar. Para ello está configurado el cono de tensión como un cono exterior con forma de caperuza, en el que encaja el cono contrapuesto.
Un perfeccionamiento de la invención prevé que los equipos de arrastre de forma estén configurados dentro del vástago de émbolo como ranuras, en particular ranuras que discurren radialmente. Para evitar un efecto de entalladura dentro del vástago de émbolo, afectando así a la estabilidad del vástago de émbolo, están configurados los equipos de arrastre de forma en forma de collarines de ranura, que están alojados dispuestos uno tras otro en el vástago de émbolo. En el vástago de émbolo hueco están alojados anillos individuales de distintos diámetros o anillos con ranuras practicadas y allí fijadas. Esto tiene además las ventajas de una fabricación sencilla y un montaje fácil.
Un perfeccionamiento de la invención prevé que el receptáculo para el vástago de émbolo sea un cilindro, en particular un cilindro hidráulico o neumático, en el que puede apoyarse tal que puede deslizar un émbolo fijado al vástago de émbolo. El émbolo puede cargarse con presión por ambos lados, con lo que el vástago de émbolo está apoyado tal que puede deslizar en dirección axial en un sentido y en otro.
Además está previsto que los elementos de arrastre de forma estén configurados elásticos radialmente o bien apoyados radialmente de forma elástica, para poder provocar fácilmente la reversibilidad del encaje en arrastre de forma. Entonces es posible que los elementos de arrastre de forma se mantengan durante el funcionamiento del actuador lineal bajo tensión sin encajar con los equipos de arrastre de forma y en la posición de partida retornan elásticamente los elementos de arrastre de forma hasta la posición distendida, con lo que se da de nuevo la movilidad libre del actuador o del dispositivo de ajuste.
Una configuración mejorada de la invención prevé que los elementos de arrastre de forma sean resaltes dispuestos o configurados en un soporte. Alternativamente los elementos de arrastre de forma son segmentos apoyados tal que pueden deslizarse, que se desplazan radialmente, o bien anillos elásticos configurados elásticos en sentido radial, que bien encajan elásticamente en los equipos de arrastre de forma o bien se retiran elásticamente de los mismos.
Una variante ventajosa de la invención prevé que el soporte esté configurado como un casquillo extensible, dotado en dirección axial de ranuras, con lo que los tramos ranurados pueden desplazarse radialmente. Los elementos de arrastre de forma están configurados o dispuestos en los tramos ranurados, preferiblemente en los extremos de los tramos, con lo que es posible un enclavamiento del vástago de émbolo con respecto al soporte o bien al receptáculo en toda la zona de desplazamiento del vástago de émbolo. Los elementos de arrastre de forma están apoyados entonces axialmente fijos respecto al receptáculo en el soporte. El soporte o el casquillo extensible es abarcado por el vástago de émbolo al menos en la zona de los elementos de arrastre de forma, con lo que los elementos de arrastre de forma pueden encajar simétricamente, preferiblemente en el perímetro circular dentro del vástago de émbolo en los equipos de arrastre de forma.
Para lograr de manera sencilla y fiable un desplazamiento radial de los elementos de arrastre de forma, está configurado el equipo de accionamiento como un cono de tensión que puede deslizarse axialmente, mediante cuyo desplazamiento axial los elementos de arrastre de forma son llevados a encajar o a desencajar con los equipos de arrastre de forma del vástago de émbolo. Para ello está previsto que en el casquillo extensible esté configurado un cono contrapuesto complementario al cono de tensión.
Para evitar una expansión de los elementos de arrastre de forma radialmente hacia dentro, cuando éstos están encajados con los equipos de arrastre de forma, está dispuesto dentro del casquillo extensible un casquillo de tracción y enclavamiento como casquillo de apoyo, que se desplaza en estado de enclavado hasta la zona de los tramos ranurados y que ejerce un efecto de apoyo. Para ello está previsto que el cono de tensión esté acoplado mediante un tirante cargado por resorte con el casquillo de tracción y enclavamiento, con lo que automáticamente al descargarse el casquillo de tracción y enclavamiento se desplaza mediante un resorte.
A continuación se describirá más en detalle un ejemplo de ejecución de la invención en base a las figuras adjuntas. Se muestra en:
figura 1 una vista de sección de un equipo de ajuste hidráulico;
figura 2 el detalle C de la figura 1;
figura 3 una representación individual de un casquillo extensible;
figura 4 el detalle B de la figura 1; así como
figura 5 el detalle D de la figura 4.
La figura 1 muestra un actuador lineal, en el caso presente un equipo hidráulico de ajuste, con un vástago de émbolo 10, que está conducido tal que puede deslizar en un receptáculo 30 configurado como cilindro. Ambos extremos 2, 3 del equipo de ajuste 1 presentan equipos de fijación, que pueden alojarse en objetos a apoyar tal que pueden moverse uno respecto a otro. El cilindro 30 que sirve como receptáculo para el vástago de émbolo 10 es un cilindro hidráulico, en el que puede moverse un émbolo 31, que está fijado al vástago del émbolo 10, en la dirección de la flecha doble. En el lado opuesto al del vástago de émbolo 10 del cilindro 30 está fijado un soporte 20 que atraviesa el émbolo 31 y que llega hasta una cámara hueca 11 del vástago de émbolo 10. En el extremo del soporte 20 del lado del vástago de émbolo están configurados elementos de arrastre de forma no representados, que encajan en equipos de arrastre de forma igualmente no representados en el interior del vástago de émbolo 10, cuando es necesario. Tiene lugar un enclavamiento en arrastre de forma del vástago de émbolo 10 en relación con el cilindro 30 o bien el soporte 20, pudiendo realizarse el enclavamiento casi en cualquier posición del vástago de émbolo 10 en relación con el cilindro 30, ya que los equipos de arrastre de forma están compuestos por ranuras dispuestas axialmente una tras otra, y que en el ejemplo de ejecución están dispuestas por toda la longitud del vástago de émbolo 10 en la cámara hueca 11. En el estado representado se encuentran los elementos de arrastre de forma del soporte 20 sin encajar con los equipos de arrastre de forma dentro del vástago de émbolo 10, con lo que el vástago de émbolo 10 puede moverse axialmente con libertad. El soporte 20 está unido con el cilindro 30 o bien con la carcasa del cilindro y fijado a la misma, con lo que también los elementos de arrastre de forma están fijados en dirección axial tal que no pueden moverse respecto a la carcasa del cilindro 30.
En la figura 2 se representa el detalle C de la figura 1 a una escala ampliada y muestra en vista en sección la carcasa del cilindro 30 con el soporte 20 allí fijado. El soporte 20 presenta un agujero central 25, en el que está dispuesto tal que puede deslizar longitudinalmente un tirante 43 para un casquillo de tracción y enclavamiento no representado, que está mantenido fijo mediante un dispositivo de sujeción 99. Alrededor de la pared exterior del soporte 20 está dispuesta una placa de base 32, que está fijada al émbolo 31. El émbolo 31 está fijado a su vez al vástago de émbolo 10, que presenta en su interior equipos en arrastre de forma 12. Los equipos de arrastre de forma 12 están configurados en forma de collarines de ranura, que están apilados uno tras otro dentro de la cámara hueca 11 del vástago de émbolo 10 hueco perforado. Mediante la placa de base 32 se mantienen sujetos los collarines de ranura 12 en el vástago de émbolo 10. Los collarines de ranura 12 forman ranuras alrededor. El vástago de émbolo 10 y los collarines de ranura 12 están dimensionados tal que el émbolo 31 y la placa de base 32 pueden deslizar a lo largo del soporte 20. El émbolo 31 sirve para la unión con la placa de base 32 como guía para el soporte 20, que de esta manera tiene una mejor resistencia a la flexión.
En el extremo superior no representado del soporte 20 está configurado un casquillo extensible, tal como se muestra en la figura 3. El casquillo extensible 20 está compuesto al respecto por tramos ranurados 21, formados por cortes 24 que discurren axialmente. Los tramos ranurados 21 pueden desplazarse radialmente y presentan en su cara exterior elementos de arrastre de forma 22 en forma de resaltes o uñas. El cierre superior del casquillo extensible 20 está formado por un cono contrapuesto 23, que se estrecha hacia arriba.
En la figura 4 se muestra el detalle B de la figura 1, en el que puede observarse la carcasa del cilindro 30 con el vástago de émbolo 10 allí apoyado tal que puede deslizar. En la cámara hueca del vástago de émbolo 10 están alojados los equipos de arrastre de forma 12 en forma de collarines de ranura, pudiendo alternativamente estar practicadas las ranuras en el vástago de émbolo 10. Por lo demás, pueden estar configuradas la ranuras como roscado (roscado trapezoidal o similar), por ejemplo como roscado interior dentro del vástago de émbolo 10. Los elementos de arrastre de forma pueden estar configurados como roscado exterior sobre el casquillo extensible 20. Dentro del vástago de émbolo 10 y dentro de los collarines de la ranura 12 está conducido el soporte 20, configurado como tubo. En el soporte 20 está apoyado tal que puede deslizar un casquillo de tracción y enclavamiento 45. Dentro del casquillo de tracción y enclavamiento 45 está apoyado un tirante 43, cargado mediante un resorte en espiral 45 en dirección hacia el extremo del soporte 20 del lado del cilindro. En el extremo del soporte 20 del lado del vástago de émbolo está configurado el casquillo extensible mostrado en la figura 3, que es abarcado por el extremo anterior del tirante 43. El extremo anterior del tirante 43 está dotado de un cono de tensión, que desplaza el cono contrapuesto 23 hacia el interior radialmente al aplicar una fuerza axial, con lo que el diámetro exterior del casquillo extensible 20 se reduce de tamaño. De esta manera se desencajan los elementos de arrastre de forma 22 de los equipos de arrastre de forma 12, con lo que el vástago de émbolo 10 puede moverse axialmente con libertad.
En la figura 5 se muestra el detalle D de la figura 4, en base al cual se observa que el cono de tensión 40 desplaza, como equipo de accionamiento, el cono contrapuesto 23 del casquillo extensible 20 radialmente hacia dentro. En este estado está tensado el casquillo extensible 20 y el actuador lineal 1 puede moverse libremente. Si se elimina la fuerza axial de sujeción sobre el casquillo de tracción y enclavamiento 45, al soltarse el dispositivo de sujeción 99, tal como se indica en la figura 2, debido a la tensión radial de los tramos ranurados 21 del casquillo extensible 20, debido a la acción del cono contrapuesto 23 sobre el cono de tensión 40, se desplaza el tirante 43 en dirección hacia el vástago de émbolo 10. El casquillo extensible 20 se distiende y los tramos ranurados 21 se mueven radialmente hacia fuera elásticamente. Debido a ello encajan los elementos de arrastre de forma 22 con los equipos de arrastre de forma 12 y enclavan el vástago del émbolo 10 en esta posición. Las uñas o los resaltes 22 se oprimen sobre los collarines de ranura 12 debido a las tensiones propias, provocadas por el efecto elástico de los tramos ranurados 21, así como mediante el casquillo de tracción y enclavamiento 45 cargado mediante el resorte helicoidal y que ejerce sobre el flanco interior del casquillo extensible 20 aún deformado hacia dentro, un efecto de cuña. Si la ranuras y los resaltes o bien uñas están enfrentados uno a otro, llegan a encajar. Tras encajar los elementos de arrastre de forma 22 en los collarines de ranura 12, resulta una geometría cilíndrica dentro de los tramos ranurados 21 del casquillo extensible 20. A continuación se desplaza el casquillo cilíndrico de tracción y enclavamiento 45, accionado por el resorte helicoidal 44 tensado, completamente a la zona ranurada del casquillo extensible 20. Entonces se apoya el casquillo de tracción y enclavamiento 45 mediante el resorte helicoidal 44 en el tirante 43, mediante el cono de tensión 40 y el cono contrapuesto 23 axialmente en el cono contrapuesto 23. Se evita así un resbalamiento de retorno del casquillo de tracción y enclavamiento. De esta manera se evita que los tramos ranurados 21 del casquillo extensible 20 se doblen hacia dentro. Para deshacer el enclavamiento, se desplaza el casquillo de tracción y enclavamiento 45 en el sentido contrario, es decir, en dirección hacia el cilindro 30, pretensándose el resorte helicoidal 44. Entonces se mueve a la vez el tirante 43 en arrastre de forma mediante el casquillo de tracción y enclavamiento 45, el cono de tensión 40 encaja con el cono contrapuesto 23 y desplaza los tramos ranurados 21 radialmente hacia dentro. Debido a ello dejan de encajar los elementos de arrastre de forma 22 con los equipos de arrastre de forma 12 y el equipo de ajuste 1 puede moverse axialmente con libertad.
El dispositivo de enclavamiento puede utilizarse en todos los sitios donde debe bloquearse un movimiento axial de manera reversible, en arrastre de forma y en lo posible en toda la carrera. Mediante la configuración de los collarines de ranura 12 uno tras otro, es posible un escalonamiento extraordinariamente fino del enclavamiento en arrastre de forma. Mediante el dispositivo de enclavamiento dispuesto dentro del cilindro 30 resulta una protección muy buena frente a influencias exteriores. El sistema completo está cerrado, con lo que prácticamente queda excluido cualquier daño debido a influencias exteriores. El enclavamiento reversible en posiciones discretas en toda la carrera del equipo de ajuste 1 queda asegurado, con lo que también existe posibilidad de utilización para aplicaciones críticas para la seguridad. El accionamiento del casquillo de tracción y enclavamiento 45 puede realizarse mediante el agujero central 25 del soporte 20, por ejemplo hidráulicamente o mediante motor eléctrico. Igualmente es posible un accionamiento de emergencia mediante una cápsula detonante.
Alternativamente a un equipo de ajuste hidráulico, pueden equiparse con ello todos los actuadores lineales. En lugar de la versión representada de los elementos de arrastre de forma 22 que se mantienen sin encajar, está previsto mejorar la configuración del cono de tensión tal que el mismo, ensancha el casquillo extensible 20. Igualmente es posible que estén dispuestos dentro del casquillo extensible 20 o del soporte uñas o segmentos apoyados tal que puedan deslizar, que llegan a encajar en arrastre de forma con los equipos de arrastre de forma 12, oprimiendo estos segmentos apoyados elásticamente mediante un cono hacia fuera. En el caso de que se utilicen collarines elásticos, pueden mantenerse los mismos análogamente sin encajar y desenclavarse cuando sea necesario.

Claims (10)

1. Dispositivo de enclavamiento para actuadores lineales, en particular para equipos de ajuste accionados por fluidos, con un vástago de émbolo (10) apoyado tal que puede deslizar axialmente respecto a un receptáculo (30), que presenta una cámara hueca (11) que se extiende en dirección axial, en la que están dispuestos distribuidos en dirección axial equipos en arrastre de forma (12) y en el vástago del émbolo (10) elementos de arrastre de forma (22) que se corresponden con los equipos de arrastre de forma (12) y que pueden desplazarse radialmente y que están apoyados fijos axialmente respecto al receptáculo (30), estando asociado a los elementos de arrastre de forma (22) un equipo de accionamiento (40) a modo de un cono de tensión (40) que puede deslizar axialmente, que desplaza los elementos de arrastre de forma (22) radialmente,
caracterizado porque en el casquillo extensible (20) está configurado un cono contrapuesto (23) complementario al cono de tensión (40), mediante el que los elementos de arrastre de forma (22) se mantienen sin encajar con los equipos de arrastre de forma (12).
2. Dispositivo de enclavamiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los equipos de arrastre de forma (12) son ranuras.
3. Dispositivo de enclavamiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque los equipos de arrastre de forma (12) son collarines de ranura, dispuestos uno tras otro en el vástago de émbolo (10).
4. Dispositivo de enclavamiento según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el receptáculo (30) es un cilindro, en el que está apoyado tal que puede deslizar un émbolo (31) fijado al vástago de émbolo (10).
5. Dispositivo de enclavamiento según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque los elementos de arrastre de forma (22) están configurados o apoyados elásticos radialmente.
6. Dispositivo de enclavamiento según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque los elementos de arrastre de forma (22) son resaltes dispuestos o configurados en un soporte (20), segmentos apoyados tal que pueden deslizar o anillos elásticos configurados elásticos radialmente.
7. Dispositivo de enclavamiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el soporte (20) está configurado como casquillo extensible, que está ranurado en dirección axial y los elementos de arrastre de forma (22) están dispuestos en los tramos ranurados (21).
8. Dispositivo de enclavamiento según la reivindicación 6 ó 7,
caracterizado porque los elementos de arrastre de forma (22) están apoyados axialmente fijos respecto al receptáculo en el soporte (20) y el soporte (20) es abarcado por el vástago de émbolo (10), al menos en la zona de los elementos de arrastre de forma (22).
9. Dispositivo de enclavamiento según una de las reivindicaciones 6 a 8,
caracterizado porque dentro del casquillo extensible (40) está dispuesto un casquillo de tracción y enclavamiento (45) que impide una expansión de los elementos de arrastre de forma (22) radialmente hacia dentro.
10. Dispositivo de enclavamiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el cono de tensión (40) está acoplado mediante un tirante (43) cargado por resorte con el casquillo de tracción y enclavamiento (45).
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