Sistema de accionamiento a prueba de fallos.

Un sistema (1) de accionamiento basado en un líquido a prueba de fallos que tiene una posición de seguridad, que comprende un accionador

(2) con al menos una primera y una segunda cámara (3, 4), un circuito (5) de trabajo con un dispositivo (6) de bomba/motor, mediante el cual el accionador (2) se puede accionar por medio del circuito (5) de trabajo, al menos en el estado operativo, un circuito de seguridad mediante el cual, en un estado de fallo, el accionador (2) se puede mover a la posición de seguridad, por lo que el circuito de seguridad tiene un tanque (7) que contiene líquido presurizado y que, en el estado de fallo, está conectado automáticamente a la primera cámara (3) a través de la válvula (8) de conmutación, y tiene una válvula (9) de drenaje que, en el estado de fallo, se mueve a la posición de flujo pasante para drenar líquido fuera de la segunda cámara (4), y el circuito de seguridad está configurado de tal manera que, en el estado operativo, un flujo entrante en el accionador (2), de una manera que está completamente desacoplada del tanque (7), se puede establecer mediante el circuito (5) de trabajo con su dispositivo (6) de bomba/motor, caracterizado por que, en el estado de fallo, un flujo entrante desde el tanque (7) a la primera cámara (3), de una manera que está completamente desacoplada del circuito (5) de trabajo con su dispositivo (6) de bomba/motor, se crea mediante el circuito de seguridad, el accionador (2) tiene tres cámaras (3, 4, 15), por lo que el circuito de seguridad está configurado de tal manera que, en el estado operativo, se puede establecer un flujo entrante en la tercera cámara (15), de una manera que está desacoplada del tanque (7), mediante el circuito (5) de trabajo con su dispositivo (6) de bomba/motor, por lo que se proporciona una tubería (13) de llenado mediante la cual el líquido del circuito (5) de trabajo se puede suministrar al tanque (7), por lo cual el tanque (7) está desacoplado del circuito (5) de trabajo mediante al menos un elemento (10b, 10c) de válvula que evita que el líquido fluya de vuelta al circuito de trabajo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/006187.

Solicitante: MOOG GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Hanns-Klemm-Strasse 28 71030 Böblingen ALEMANIA.

Inventor/es: HELBIG,ACHIM, BOES,CHRISTOPH, HÄNDLE,WERNER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Control de los motores de viento (alimentación o... > F03D7/04 (Control automático; Regulación)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > DISPOSITIVOS ACCIONADORES POR PRESION DE UN FLUIDO;... > SISTEMAS QUE FUNCIONAN POR MEDIO DE FLUIDOS EN GENERAL;... > F15B20/00 (Disposiciones propias de seguridad para sistemas accionados mediante fluído; Aplicación de los dispositivos de seguridad en sistemas accionados mediante fluído; Medidas de emergencia para sistemas accionados mediante fluído)

PDF original: ES-2535243_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de accionamiento a prueba de fallos

La invención hace referencia a un sistema de accionamiento a prueba de fallos que tiene una posición de seguridad, que comprende un accionador con al menos una primera y una segunda cámara, que comprende un circuito de trabajo con un dispositivo de bomba/motor, por medio del cual el accionador se puede accionar mediante el circuito de trabajo, al menos en el estado operativo, y que comprende un circuito de seguridad mediante el cual, en un estado de fallo, el accionador se puede mover a la posición de seguridad, por lo que el circuito de seguridad tiene un tanque que contiene líquido presurizado y que, en el estado de fallo, se conecta automáticamente a la primera cámara a través de una válvula de conmutación, y tiene una válvula de drenaje que, en el estado de fallo, se mueve a la posición de flujo pasante para drenar líquido de la segunda cámara, y el circuito de seguridad está configurado de tal manera que, en el estado operativo, se puede establecer un flujo entrante en el accionador, de un modo que está completamente desacoplado del depósito, mediante el circuito de trabajo con su dispositivo de bomba/motor y, en el estado de fallo, se crea un flujo entrante desde el depósito a la primera cámara, de un modo que está completamente desacoplado del circuito de trabajo con su dispositivo de bomba/motor, mediante el circuito de seguridad.

Dichos sistemas de accionamiento se utilizan, por ejemplo, para activar pistones neumáticos o hidráulicos y moverlos a la posición deseada. Normalmente, son aplicaciones relevantes para la seguridad. Por consiguiente, es necesario utilizar un sistema de accionamiento con una posición de seguridad, en el que, en caso de que se produzca un fallo del sistema de accionamiento, el circuito de seguridad mueva el accionador a una posición segura, es decir, la posición de seguridad.

Dicha aplicación podría ser, por ejemplo, el ajuste de la paleta de una turbina eólica. En esta aplicación, se tiene que garantizar que se proporciona una función de seguridad si el sistema de ajuste habitual falla. Tiene que permitir ajustar las paletas del rotor de tal modo que no se produzca ningún estado operativo incontrolable. También sería concebible utilizar dichos sistemas de activación para turbinas de agua, vapor o gas además de para aplicaciones de las industrias del gas y del petróleo, donde los accionadores también se utilizan, y que, en caso de que se produzca un fallo, se deben mover de una forma fiable y segura a la posición prescrita. Dichos accionadores podrían ser, por ejemplo, pistones hidráulicos o válvulas de seguridad.

Las especificaciones de la patente alemana DE-1251158 B describen un sistema hidráulico para el accionamiento de los cilindros de trabajo mediante los cuales un cilindro de elevación y descenso que está sometido a una carga pesada se fija y se libera de su posición superior en la que sujeta la carga, y que se fija y se libera de su posición de descarga inferior. El sistema comprende un depósito, una bomba accionada eléctricamente, una bomba manual, un tanque de presión, una válvula de carga del tanque y una unidad de control. Los tres cilindros de trabajo están dispuestos en forma de estrella radialmente alrededor del vástago del pistón del cilindro de elevación y descenso. Si el cilindro de elevación y descenso está en su posición extendida, entonces el vástago del pistón lleva una carga muy pesada. Los vástagos del pistón de los cilindros de trabajo se extienden y se fijan tan firmemente en su posición que no pueden ceder bajo el efecto de la carga. El cilindro de elevación y descenso se puede quedar sin presión. Después de liberarse, el cilindro de elevación y descenso, ya que no tiene presión, se mueve rápidamente a su posición inferior bajo el efecto de la carga, donde allí es recibido, y queda fijado mediante los tres cilindros de trabajo.

La solicitud de patente US- 27/227133 A1 describe una disposición de cilindros que comprende una carcasa con una cavidad para un cilindro interno y un vástago del pistón para un movimiento axial dentro de la cavidad del cilindro. La disposición del vástago del pistón puede comprender un pasaje axial que se extiende hasta dentro de la disposición del vástago del pistón. La disposición del cilindro también puede incluir un elemento tubular que se recibe dentro del pasaje axial, por lo cual al menos una parte de este elemento tubular se extiende hasta fuera del pasaje axial y dentro de la cavidad Interna del bloque de cilindros entre el pasaje axial y la pared del bloque de cilindros.

La solicitud de patente internacional WO 29/64264 A1 describe un circuito electro-hidráulico que se utiliza para ajustar el ángulo de ataque de al menos una paleta del rotor de una turbina eólica. El circuito incluye un motor que acciona una bomba. El circuito hidráulico se suministra con un líquido de un tanque o depósito que se puede bombear hacia la primera o segunda cámara de un pistón hidráulico mediante una bomba. La dirección de rotación de la bomba es variable, por lo que, en una primera dirección de rotación, el líquido se bombea hacia una de las cámaras, y el líquido desplazado fuera de la otra cámara se dirige al lado de aspiración de la bomba y también es transportado a la cámara que se tiene que llenar. El circuito hidráulico también comprende un tanque de presión que está lleno con líquido hidráulico y que está conectado al circuito hidráulico mediante una válvula accionada por resorte. Durante el estado operativo habitual, el tanque está cerrado por la válvula y, de este modo, está desacoplado del circuito hidráulico. En caso de que se produzca un fallo, por ejemplo, un corte en el suministro eléctrico, la válvula accionada por resorte se mueve a la posición de flujo pasante, debido a esto el líquido hidráulico almacenado bajo presión en el tanque entra en el circuito. Las válvulas, que están colocadas en las tuberías de suministro de las dos cámaras del pistón hidráulico, se mueven a la posición de flujo pasante mediante la fuerza del muelle. A continuación, el líquido hidráulico almacenado en el tanque de presión fluye a través del circuito hidráulico en ambas cámaras del pistón hidráulico. En este proceso, el fluido fluye fuera del tanque dentro del circuito de trabajo, es decir, en el circuito que suministra líquido al pistón durante el funcionamiento habitual. El fluido puede fluir a través de dos rutas por el circuito de trabajo en la dirección de la

cámara del pistón que se va a llenar, específicamente a través de la bomba y/o a través de una tubería en la que hay un regulador además de una válvula de conmutación que está abierta en el estado de fallo.

El pistón hidráulico está configurado como un, por así decirlo, pistón diferencial, por este motivo, a pesar de que la presión en las dos cámaras es idéntica, se ejerce una mayor fuerza en la superficie más grande de las dos superficies del pistón, lo que produce el movimiento correspondiente del pistón a la posición de seguridad.

La desventaja es que, si la bomba se bloquea o si la tubería o los elementos del circuito son defectuosos, este circuito no puede garantizar una función a prueba de fallos.

Un sistema de accionamiento a prueba de fallos de este tipo genérico se describe, por ejemplo, en la patente US- 5.31.55. Se utiliza un tanque de presión para que el cilindro que se puede accionar mediante las dos cámaras se pueda mover a una posición de seguridad. Una construcción comparable también se describe en la solicitud de patente europea EP-1498614 A1.

Por lo tanto, el objetivo de esta invención es presentar un sistema de accionamiento basado en un líquido que, en el estado de fallo, pueda asumir de forma segura... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema (1) de accionamiento basado en un líquido a prueba de fallos que tiene una posición de seguridad, que comprende un accionador (2) con al menos una primera y una segunda cámara (3, 4), un circuito (5) de trabajo con un dispositivo (6) de bomba/motor, mediante el cual el accionador (2) se puede accionar por medio del circuito (5) de trabajo, al menos en el estado operativo, un circuito de seguridad mediante el cual, en un estado de fallo, el accionador (2) se puede mover a la posición de seguridad, por lo que el circuito de seguridad tiene un tanque (7) que contiene líquido presurlzado y que, en el estado de fallo, está conectado automáticamente a la primera cámara (3) a través de la válvula (8) de conmutación, y tiene una válvula (9) de drenaje que, en el estado de fallo, se mueve a la posición de flujo pasante para drenar líquido fuera de la segunda cámara (4), y el circuito de seguridad está configurado de tal manera que, en el estado operativo, un flujo entrante en el accionador (2), de una manera que está completamente desacoplada del tanque (7), se puede establecer mediante el circuito (5) de trabajo con su dispositivo (6) de bomba/motor, caracterizado por que, en el estado de fallo, un flujo entrante desde el tanque (7) a la primera cámara (3), de una manera que está completamente desacoplada del circuito (5) de trabajo con su dispositivo (6) de bomba/motor, se crea mediante el circuito de seguridad, el accionador (2) tiene tres cámaras (3, 4, 15), por lo que el circuito de seguridad está configurado de tal manera que, en el estado operativo, se puede establecer un flujo entrante en la tercera cámara (15), de una manera que está desacoplada del tanque (7), mediante el circuito (5) de trabajo con su dispositivo (6) de bomba/motor, por lo que se proporciona una tubería (13) de llenado mediante la cual el líquido del circuito (5) de trabajo se puede suministrar al tanque (7), por lo cual el tanque (7) está desacoplado del circuito (5) de trabajo mediante al menos un elemento (1b, 1c) de válvula que evita que el líquido fluya de vuelta al circuito de trabajo.

2. El sistema (1) de accionamiento según la reivindicación 1, caracterizado por que en el estado de fallo, para desacoplar completamente el circuito de seguridad del circuito (5) de trabajo, al menos se proporciona un elemento (1a) de válvula que evita una comunicación fluida entre el líquido que sale del tanque (7) y el líquido presente en el circuito (5) de trabajo.

3. El sistema (1) de accionamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la válvula (9) de drenaje está configurada y accionada de tal manera que, en el estado de fallo, una presión de líquido desde el tanque (7) esté disponible como una presión de control en la válvula (9) de drenaje.

4. El sistema (1) de accionamiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la válvula (9) de drenaje está configurada y accionada de tal manera que, en el estado de fallo, se fuerza la apertura de la válvula de drenaje, preferiblemente mecánica o eléctricamente, mediante la válvula (8) de conmutación.

5. El sistema (1) de accionamiento según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el circuito de seguridad comprende una tubería (11) de drenaje que está conectada a la segunda cámara (4) del accionador (2) y en la que está situada la válvula (9) de drenaje, por lo cual la tubería (11) de drenaje está completamente desacoplada del tanque (7).

6. El sistema (1) de accionamiento según la reivindicación 5, caracterizado por que la tubería (11) de drenaje circunvala el circuito (5) de trabajo.

7. El sistema (1) de accionamiento según una de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado por que se proporciona un depósito (12) para contener líquido, y la tubería (11) de drenaje se abre en el depósito (12) corriente abajo de la válvula (9) de drenaje.

8. El sistema (1) de accionamiento según la reivindicación 7, caracterizado por que el circuito (5) de trabajo está en comunicación fluida con el depósito (12) a través del cual el líquido del depósito (12) se puede transportar al circuito (5) de trabajo.

9. El sistema (1) de accionamiento según una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado por que, en el estado operativo y sin un flujo de volumen del dispositivo (6) de bomba/motor, se impide que se produzca un flujo de líquido de las cámaras (3, 4, 15) que están conectadas al circuito de trabajo mediante al menos un elemento (1a, 1d) de válvula.

1. El sistema (1) de accionamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo (6) de bomba/motor tiene una primera y una segunda tubería (14a, 14b) de conexión, mediante la cual, en el estado operativo, una de las tuberías (14a, 14b) de conexión transporta líquido en la dirección de una cámara (4, 15) del accionador (2) mientras que la otra tubería (14a, 14b) de conexión transporta líquido desde la dirección de la al menos otra cámara (4, 15) del accionador (2) al dispositivo (6) de bomba/motor.

11. El sistema (1) de accionamiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el circuito (5) de trabajo tiene un dispositivo (6) de bomba/motor con una dirección de bombeo reversible, mediante el cual en una primera dirección de bombeo del dispositivo (6) de bomba/motor, la primera tubería (14a) de conexión transporta líquido en la dirección de una cámara (4, 15) del accionador (2), mientras que la segunda tubería (14b) de

conexión transporta líquido desde la dirección de la al menos otra cámara (4, 15) del accionador (2) al dispositivo (6) de bomba/motor, y en la segunda dirección de bombeo, las direcciones de flujo en la primera y en la segunda tuberías (14a, 14b) de conexión están en el lado opuesto de las direcciones de flujo en el caso de la primera dirección de rotación.

12. El sistema (1) de accionamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el circuito (5) de trabajo comprende una bomba de desplazamiento constante y velocidad variable o una bomba de desplazamiento variable.

13. Un método para accionar un accionador (2) que tiene tres cámaras (3, 4, 15) mediante un sistema (1) de accionamiento a prueba de fallos según una de las reivindicaciones 1 a 12, por lo cual, en el estado operativo, el accionador (2) se acciona mediante el circuito (5) de trabajo que bombea en la segunda o tercera cámara (4, 15), y, en el estado de fallo, el accionador (2) se mueve a la posición de seguridad, que comprende los pasos siguientes:

conectar el tanque (7) a la primera cámara (3) del accionador (2), por lo que se establece un flujo entrante en la primera cámara (3), de una manera que está completamente desacoplada del circuito (5) de trabajo,

drenar líquido de la segunda cámara (4) del accionador (2) mediante la válvula (9) de drenaje que se mueve a la posición de flujo pasante para este propósito, y

evitar que se produzca un reflujo de líquido en el circuito (5) de trabajo mediante el líquido que se suministra en el tanque (7) fuera del circuito (5) de trabajo a través de una tubería (13) de llenado que se proporciona para este propósito, por lo cual el tanque (7) se desacopla del circuito (5) de trabajo mediante al menos un elemento (1b, 1c) de válvula.

14. El uso de un sistema (1) de accionamiento a prueba de fallos según una de las reivindicaciones 1 a 13 en un parque eólico para ajustar el ángulo de ataque de al menos una paleta del rotor.