ES2677651T3 - Resorte de presión de gas - Google Patents

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ES2677651T3 ES15161830.3T ES15161830T ES2677651T3 ES 2677651 T3 ES2677651 T3 ES 2677651T3 ES 15161830 T ES15161830 T ES 15161830T ES 2677651 T3 ES2677651 T3 ES 2677651T3
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Abstract

Resorte (10, 10', 10'') de presión de gas con una carcasa (20) cilíndrica, que presenta una pared (22), una parte (24) de base y una parte (26) de tapa que presenta una abertura (28) así como un eje (1) longitudinal, y con un émbolo (30) que puede desplazarse en la carcasa (20) a lo largo del eje (1) longitudinal con una superficie (32) externa y un lado (34) frontal, estando formada entre el émbolo (30) y la carcasa (20) una cámara (40) de compresión de gas y presentando el resorte (10, 10', 10'') de presión de gas al menos un sensor (50) para detectar al menos una magnitud física, caracterizado porque el resorte (10, 10', 10'') de presión de gas presenta medios (70, 80, 90) para generar al menos una parte de la energía eléctrica necesaria para el abastecimiento de corriente del al menos un sensor (50).

Description

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DESCRIPCION
Resorte de presion de gas
La invencion se refiere a un resorte de presion de gas segun el preambulo de la reivindicacion 1.
Los resortes de presion de gas presentan habitualmente una carcasa cilfndrica con una pared, una parte de base y una parte de tapa que presenta una abertura asf como un eje longitudinal, estando dispuesto de manera desplazable en la carcasa a lo largo del eje longitudinal un embolo con una superficie externa, un lado frontal y un vastago de embolo guiado a traves de la abertura. Entre el lado frontal del embolo y la parte de base de la carcasa esta formada una camara de compresion de gas. Tales resortes de presion de gas se utilizan en particular en herramientas o maquinas, para realizar movimientos de recorrido.
Un gas usado frecuentemente para llenar los resortes de presion de gas es el nitrogeno. Los resortes de presion de gas estan llenos de nitrogeno a menudo a presiones de entre 120 y 220 bar. Para monitorizar la seguridad se conoce, por ejemplo, por el documento DE 10 2007 034 416 A1, equipar resortes de presion de gas con un sensor para monitorizar magnitudes de medicion ffsicas dentro y/o en el resorte de presion de gas. Para el abastecimiento de corriente del sensor puede o bien preverse un cable, lo que sin embargo requiere un esfuerzo de cableado. Alternativamente, en los resortes de presion de gas segun el documento DE 10 2007 034 416 A1 el abastecimiento de corriente tambien puede realizarse independientemente de la red mediante baterfas, acumuladores o de manera inductiva.
Sin embargo, las baterfas y los acumuladores tienen solo una vida util limitada, que a menudo es mas corta que la vida util del resorte de presion de gas. Un abastecimiento de corriente inductivo es diffcil de implementar en resortes de presion de gas instalados en herramientas o maquinas.
Por el documento DE 10 2005 046 745 A1 se conocen tambien cilindros de medio de presion con un captador de presion, presentando el captador de presion un cristal piezoelectrico como sensor de presion, que adicionalmente puede actuar como abastecimiento de energfa para una unidad de evaluacion.
Por tanto, el objetivo de la invencion consiste en proporcionar un resorte de presion de gas, en el que se perfeccione el abastecimiento de corriente del sensor para detectar una magnitud ffsica, en particular de tal manera que se proporcione un abastecimiento de corriente independiente de la red, sin perjudicar la vida util del resorte de presion de gas.
El objetivo se alcanza segun la invencion mediante un resorte de presion de gas con las caracterfsticas de la reivindicacion 1.
En las reivindicaciones dependientes se indican configuraciones y perfeccionamientos ventajosos de la invencion.
El resorte de presion de gas segun la invencion con una carcasa cilfndrica, que presenta una pared, una parte de base y una parte de tapa presenta una abertura asf como un eje longitudinal, y con un embolo que puede desplazarse en la carcasa a lo largo del eje longitudinal con una superficie externa y un lado frontal, estando formada entre el embolo y la carcasa una camara de compresion de gas y presentando el resorte de presion de gas al menos un sensor para detectar una magnitud ffsica, se caracteriza porque el resorte de presion de gas presenta medios, que estan configurados para generar al menos una parte de la energfa electrica necesaria para el abastecimiento de corriente del al menos un sensor. Dado que dentro del propio resorte de presion de gas se genera energfa, el resorte de presion de gas depende menos, ventajosamente no depende en absoluto, del suministro de energfa desde el exterior o del suministro de energfa por medio de baterfas o acumuladores. Pueden suprimirse completamente los cableados externos. Ademas, la vida util del resorte de presion de gas ya se esta limitada por la vida util de la baterfa o del acumulador.
En una forma de realizacion, la camara de compresion de gas esta formada entre el lado frontal del embolo y la parte de base de la carcasa, sellandose la superficie externa del embolo contra la pared de la carcasa, de modo que se forma una denominada camara de compresion de gas de una camara. En una forma de realizacion alternativa, la camara de compresion de gas presenta dos camaras, estando formada una primera camara entre el embolo y la parte de tapa y una segunda camara entre el lado frontal del embolo y la parte de base de la carcasa, de modo que se forma una denominada camara de compresion de gas de dos camaras. En una camara de compresion de gas de dos camaras es posible un flujo de gas desde la zona entre el embolo y la parte de tapa hasta la zona entre el embolo y la parte de base entre la superficie externa del embolo y la pared de la carcasa posible, mientras que tiene lugar un sellado de la camara de compresion de gas entre el vastago de embolo y la carcasa en la abertura de la parte de tapa.
Una configuracion ventajosa de la invencion preve que los medios para generar energfa electrica a partir del movimiento relativo estan configurados entre el embolo y la carcasa. Dado que en el resorte de presion de gas estan
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presentes dos componentes que se mueven regularmente uno contra el otro, a menudo con una gran velocidad, concretamente la carcasa y el embolo, la energfa cinetica puede transformarse de manera sencilla mediante los medios en energfa electrica.
Ventajosamente, los medios presentan una bobina y un iman, dado que en el caso de un movimiento relativo entre una bobina y un iman en la bobina puede inducirse una tension, que puede usarse de manera sencilla para el abastecimiento de corriente del sensor.
Una forma de realizacion preferida de la invencion preve que el iman este dispuesto en el embolo y la bobina este dispuesta en la carcasa, preferiblemente dentro de la camara de compresion de gas, dado que mediante una bobina estacionaria en relacion con la carcasa puede simplificarse la conexion de la bobina al sensor o un sistema electronico.
De manera especialmente preferible, la bobina presenta contactos de conexion, que se conducen de manera estanca fuera la camara de compresion de gas, preferiblemente a la parte de base. La conduccion hacia fuera de manera estanca de los contactos de conexion de la bobina garantiza la estanqueidad de la camara de compresion de gas. La conduccion hacia fuera de los contactos de conexion a la parte de base resulta ventajoso cuando el sensor y dado el caso un sistema electronico asociado estan dispuestos en la parte de base, de modo que unicamente tienen que recorrerse trayectos cortos dentro del resorte de presion de gas.
Una forma de realizacion ventajosa adicional de la invencion preve que los medios esten configurados para generar energfa electrica a partir de la variacion de presion en el resorte de presion de gas, en particular en la camara de compresion de gas. Dado que en un resorte de presion de gas se producen variaciones de presion intensas regularmente debido al movimiento relativo regular entre el embolo y la carcasa, de esta manera tambien puede generarse regularmente energfa con cada recorrido del resorte de presion de gas.
Ventajosamente, los medios presentan un elemento piezoelectrico, que esta dispuesto en particular en el lado externo de la parte de base o en la camara de compresion de gas. La disposicion del elemento piezoelectrico en el lado externo de la parte de base presenta la ventaja de que puede suprimirse una conduccion hacia fuera de contactos de conexion del elemento piezoelectrico desde la camara de compresion de gas. Sin embargo, por otro lado no se determina la presion tan directamente como en la disposicion del elemento piezoelectrico dentro de la camara de compresion de gas.
Ventajosamente, el elemento piezoelectrico, que esta dispuesto en la camara de compresion de gas, presenta contactos de conexion, que se conducen hacia fuera de manera estanca desde la camara de compresion de gas, preferiblemente a la parte de base. Mediante la conduccion hacia fuera de manera estanca, por un lado no se perjudica la estanqueidad de la camara de compresion de gas. Al conducir hacia fuera los contactos de conexion a la parte de base, en la que esta dispuesto por ejemplo el sensor y dado el caso un sistema electronico, deben salvarse unicamente trayectos cortos dentro del resorte de presion de gas.
Un ejemplo de realizacion ventajoso adicional de la invencion preve que los medios esten configurados para generar energfa electrica a partir de la energfa termica irradiada en el resorte de presion de gas. Dado que mediante la compresion del volumen de gas en el resorte de presion de gas puede calentarse el gas de 10 a 20 K, de esta manera tambien puede aprovecharse el calor generado para generar energfa electrica.
Ventajosamente, los medios presentan un elemento Peltier con un primer lado y un segundo lado, que esta dispuesto preferiblemente en la carcasa, en particular la parte de base, de tal manera que el primer lado en un contacto termoconductor con la carcasa y el segundo lado en un contacto termoconductor con el entorno del resorte de presion de gas. Por consiguiente, el primer lado absorbe el calor de la carcasa calentada mediante el aumento de temperatura del gas, mientras que el segundo lado puede evacuar el calor al entorno, por ejemplo a una herramienta o una maquina, en la que esta dispuesto el resorte de presion de gas.
La invencion se explicara mas detalladamente mediante las siguientes figuras.
Muestran:
la figura 1 una seccion longitudinal a traves de un primer ejemplo de realizacion de un resorte de presion segun la invencion,
la figura 2 una seccion longitudinal a traves de un segundo ejemplo de realizacion de un resorte de presion segun la invencion y
la figura 3 una seccion longitudinal a traves de un tercer ejemplo de realizacion de un resorte de presion segun la invencion.
de gas de gas de gas
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La figura 1 muestra una seccion longitudinal a traves de un ejemplo de realizacion de un resorte 10 de presion de gas, que presenta una carcasa 20 y un embolo 30 dispuesto de manera desplazable en la carcasa 20. La carcasa 20 esta configurada de manera cilfndrica, en particular de manera cilfndrica circular, y presenta una pared 22, una parte 24 de base y una parte 26 de tapa. La parte 26 de tapa esta unida en particular formando una sola pieza con la pared 22, mientras que la parte 24 de base esta dispuesta ventajosamente de manera desprendible en la pared 22 y puede unirse por ejemplo por medio de una union roscada con la pared 22.
El embolo 30 esta configurado de manera cilfndrica con una superficie 32 externa asf como un lado 34 frontal y un vastago 36 de embolo. La parte 26 de tapa de la carcasa 20 presenta una abertura 28, a traves de la que esta guiado el vastago 36 de embolo desde la carcasa 20 hacia fuera.
La carcasa 20 presenta un eje 1 longitudinal, a lo largo del que esta dispuesto de manera desplazable el embolo 30 en la carcasa 20.
Entre el embolo 30 y la carcasa 20 esta formada una camara 40 de compresion de gas. La camara de compresion de gas esta sellada en la abertura 28, a traves de la que esta guiado el vastago 36 de embolo desde la carcasa 20 hacia fuera, mediante una junta 29. En la superficie externa del embolo 30 puede fluir gas desde una primera parte de la camara 40 de compresion de gas, que esta dispuesta entre el lado 34 frontal del embolo 30 y la parte 24 de base de la carcasa 20, a una segunda parte de la camara 40 de compresion de gas, que esta formada entre el embolo 30 y la parte 26 de tapa. De esta manera se forma una denominada camara 40 de compresion de gas de dos camaras.
En una forma de realizacion alternativa, no representada, en el caso del resorte 10 de presion de gas tambien puede tratarse de un resorte de presion de gas con una camara 40 de compresion de gas de una camara. En una camara 40 de compresion de gas de una camara, el embolo 30 esta sellado en su superficie 32 externa a traves de una junta con respecto a la pared 22 de la carcasa 20, de modo que se impide un flujo de gas desde la zona entre el lado 34 frontal del embolo 30 y la parte 24 de base de la carcasa 20 en la zona entre el embolo 30 y la parte 26 de tapa. Puede suprimirse entonces una junta en la abertura 28, a traves de la que se gufa el vastago 36 de embolo fuera de la carcasa 20.
En el resorte 10 de presion de gas, en particular la camara 40 de compresion de gas, esta dispuesto un gas, por ejemplo nitrogeno, que se comprime al introducir el embolo 30 en la carcasa 20, de modo que se genera una presion. Esta genera una fuerza de recuperacion sobre el embolo 30. Tales resortes 10 de presion de gas se utilizan en particular en herramientas o maquinas.
El resorte 10 de presion de gas presenta un sensor 50 para detectar una magnitud ffsica. Por ejemplo, el sensor 50 puede estar configurado como sensor de presion, sensor de temperatura, sensor de fuerza o sensor de desplazamiento. En una forma de realizacion preferida, el sensor 50 puede estar configurado como sensor de presion y de temperatura combinado. El sensor 50 esta integrado, por ejemplo en la parte 24 de base, de tal manera que puede detectar magnitudes ffsicas, por ejemplo presion y/o temperatura, en la camara 40 de compresion de gas. Las magnitudes detectadas por el sensor 50 pueden procesarse adicionalmente por un sistema 52 electronico dispuesto en un espacio 25 hueco de la parte 24 de base, por ejemplo almacenarse y evaluarse.
El sensor 50 y un sistema 52 electronico presente dado el caso necesitan energfa electrica para su funcionamiento. El resorte 10 de presion de gas presenta medios 70, que estan configurados para generar al menos una parte de la energfa necesaria para el abastecimiento de energfa del sensor 50. Los medios 70 presentan una bobina 72 y un iman 76. El iman 76 esta dispuesto en el embolo 30, mientras que la bobina 72 esta dispuesta en la carcasa 20, en particular en la camara 40 de compresion de gas. A este respecto, la bobina 72 esta dispuesta de tal manera que su eje longitudinal discurre en paralelo al eje L longitudinal del resorte 10 de presion de gas. El iman 76 esta dispuesto en el embolo 30 de tal manera que, en el caso de un movimiento relativo entre el embolo 30 y la carcasa 20, el iman 76 puede adentrarse en la bobina 72. La bobina 72 presenta contactos 74 de conexion, que se conducen hacia fuera de manera estanca desde la camara 40 de compresion de gas y en particular se adentran en el espacio 25 hueco de la parte 24 de base. En particular, los contactos 74 de conexion unen la bobina 72 con o bien el sensor 50 o bien el sistema 52 electronico. Mediante el movimiento relativo del iman 76 y de la bobina 72 se induce en la bobina 72 una tension, que puede servir para generar energfa electrica, que puede servir para el abastecimiento de corriente del sensor 50 y un sistema 52 electronico presente dado el caso. Ventajosamente, el abastecimiento de corriente del sensor 50 y del sistema 52 electronico se implementa completamente mediante la energfa generada por los medios 70. En caso de que la energfa generada por los medios 70 no fuese suficiente, el resorte 10 de presion de gas puede presentar adicionalmente una baterfa 60.
La figura 2 muestra una seccion longitudinal a traves de un ejemplo de realizacion adicional de un resorte 10' de presion de gas, que se diferencia del resorte 10 de presion de gas representado en la figura 1 unicamente en la configuracion de los medios para generar al menos una parte de la energfa necesaria para el abastecimiento de energfa del sensor 50. El resorte 10' de presion de gas presenta medios 80, que estan configurados para generar energfa electrica a partir de la variacion de presion en el resorte 10' de presion de gas, en particular a partir de la
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variacion de presion en la camara 40 de compresion de gas. Para ello, los medios 80 presentan un elemento 82 piezoelectrico, que en el ejemplo de realizacion representado en la figura 2 esta dispuesto en la camara 40 de compresion de gas, en particular en la parte 24 de base. Los contactos 84 de conexion del elemento 82 piezoelectrico se gufan hacia fuera de manera estanca desde la camara 40 de compresion de gas, en particular al espacio 25 hueco de la parte 24 de base, en el que unen el elemento 82 piezoelectrico con el sensor 50 o un sistema 52 electronico presente dado el caso. En el caso de una variacion de presion, en un elemento piezoelectrico se genera energfa electrica, que puede servir para el abastecimiento de corriente del sensor 50 o del sistema 52 electronico.
En una forma de realizacion alternativa, no representada, de la invencion, el elemento 82 piezoelectrico tambien puede disponerse en un lado 24a de base externo de la parte 24 de base. El contacto electrico entre este elemento 82 piezoelectrico y el espacio 25 hueco de la parte 24 de base podrfa tener lugar a traves de una abertura no configurada necesariamente de manera estanca, que gufa desde el lado 24a de base externo hasta el espacio 25 hueco. Podrfa accederse directamente a un elemento 82 piezoelectrico dispuesto de este modo y este podrfa cambiarse de manera sencilla y podrfa actuar ademas tambien como sensor de fuerza, pero detectarfa la presion predominante en la camara 40 de compresion de gas de manera menos inmediata.
La figura 3 muestra un ejemplo de realizacion adicional de un resorte 10'' de presion de gas segun la invencion, que se diferencia del resorte 10 de presion de gas representado en la figura 1 unicamente por la configuracion de los medios para generar al menos una parte de la energfa necesaria para el abastecimiento de energfa del sensor 50. El resorte 10'' de presion de gas presenta medios 90, que estan configurados para generar energfa electrica a partir de la energfa termica irradiada en el resorte de presion de gas. Los medios 90 presentan en particular un elemento 92 Peltier con un primer lado 94 y un segundo lado 96. Los dos lados 94, 96 de un elemento 92 Peltier representan en particular el lado caliente y el frfo del elemento 92 Peltier.
El elemento 92 Peltier esta dispuesto en particular en la carcasa 20 de tal manera que el primer lado 94 esta en un contacto termoconductor con la carcasa 20 y el segundo lado 96 esta en un contacto termoconductor con el entorno del resorte 10'' de presion de gas. Por consiguiente, el segundo lado 96 del elemento 92 Peltier forma en particular parte de la superficie externa del resorte 10'' de presion de gas. En particular, el elemento 92 Peltier esta dispuesto en la parte 24 de base, por ejemplo de tal manera que el segundo lado 96 se encuentra en el lado 24a de base externo de la parte 24 de base. El elemento 92 Peltier esta unido a traves de contactos 98 de conexion con el sensor 50 del sistema 52 electronico. El primer lado 94 del elemento 52 Peltier absorbe el calor generado en la carcasa 20, mientras que el calor se evacua a traves del segundo lado 96 al entorno del resorte 10'' de presion de gas, por ejemplo a la herramienta o una maquina, generandose en el elemento 92 Peltier una tension, que puede servir para el abastecimiento de corriente del sensor 50 y dado el caso del sistema 52 electronico.
Lista de signos de referencia
10 resorte de presion de gas
10' resorte de presion de gas
10'' resorte de presion de gas
20 carcasa
22 pared
24 parte de base 24a lado de base
25 espacio hueco
26 parte de tapa
28 abertura
29 junta
30 embolo
32 superficie externa 34 lado frontal
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36 vastago de embolo 40 camara de compresion de gas 50 sensor
52 sistema electronico 60 baterfa 70 medios 72 bobina
74 contacto de conexion 76 iman 80 medios
82 elemento piezoelectrico 84 contacto de conexion 90 medios 92 elemento Peltier 94 primer lado 96 segundo lado 98 contacto de conexion 1 eje longitudinal

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Resorte (10, 10', 10'') de presion de gas con una carcasa (20) cilfndrica, que presenta una pared (22), una parte (24) de base y una parte (26) de tapa que presenta una abertura (28) asf como un eje (1) longitudinal, y con un embolo (30) que puede desplazarse en la carcasa (20) a lo largo del eje (1) longitudinal con una superficie (32) externa y un lado (34) frontal, estando formada entre el embolo (30) y la carcasa (20) una camara (40) de compresion de gas y presentando el resorte (10, 10', 10'') de presion de gas al menos un sensor (50) para detectar al menos una magnitud ffsica, caracterizado porque el resorte (10, 10', 10'') de presion de gas presenta medios (70, 80, 90) para generar al menos una parte de la energfa electrica necesaria para el abastecimiento de corriente del al menos un sensor (50).
  2. 2. Resorte de presion de gas segun la reivindicacion 1, caracterizado porque los medios (70) estan configurados para generar energfa electrica a partir del movimiento relativo entre el embolo (30) y la carcasa (20).
  3. 3. Resorte de presion de gas segun la reivindicacion 2, caracterizado porque los medios (70) presentan una bobina (72) y un iman (76).
  4. 4. Resorte de presion de gas segun la reivindicacion 3, caracterizado porque el iman (76) esta dispuesto en el embolo (30) y la bobina (72) esta dispuesta en la carcasa (20), preferiblemente dentro de la camara (40) de compresion de gas.
  5. 5. Resorte de presion de gas segun la reivindicacion 4, caracterizado porque la bobina (72) presenta contactos (74) de conexion, que se conducen hacia fuera de manera estanca desde la camara (40) de compresion de gas, preferiblemente a la parte (24) de base.
  6. 6. Resorte de presion de gas segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios (80) estan configurados para generar energfa electrica a partir de la variacion de presion en el resorte (10') de presion de gas, en particular en la camara (40) de compresion de gas.
  7. 7. Resorte de presion de gas segun la reivindicacion 6, caracterizado porque los medios (80) presentan un elemento (82) piezoelectrico, que esta dispuesto preferiblemente en el lado externo de la parte (24) de base o en la camara (40) de compresion de gas.
  8. 8. Resorte de presion de gas segun la reivindicacion 7, caracterizado porque el elemento (82) piezoelectrico esta dispuesto en la camara (40) de compresion de gas y presenta contactos (84) de conexion, que se conducen hacia fuera de manera estanca desde la camara (40) de compresion de gas, preferiblemente a la parte (24) de base.
  9. 9. Resorte de presion de gas segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios (90) estan configurados para generar energfa electrica a partir de la energfa termica irradiada en el resorte (10'') de presion de gas.
  10. 10. Resorte de presion de gas segun la reivindicacion 9, caracterizado porque los medios (90) presentan un elemento Peltier (92) con un primer lado (94) y un segundo lado (96), que esta dispuesto preferiblemente en la carcasa (20), en particular la parte (24) de base, de tal manera que el primer lado (94) esta en un contacto termoconductor con la carcasa (20) y el segundo lado (96) esta en un contacto termoconductor con el entorno del resorte (10'') de presion de gas.
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