APARATO DE ENSAYO CON COMPARTIMENTO VIBRADOR CONTROLADO MEDIOAMBIENTA LMENTE.
Aparato de ensayo de producto (10) con una cabina de ensayo, una cámara de ensayo (26),
un compartimento vibrador (30) que incluye una pluralidad de vibradores (58) en el mismo y una mesa de vibración (44) con una superficie inferior (48) conectada operativamente a los vibradores (48),
teniendo la cabina de ensayo paredes laterales circundantes (12, 14) que definen tanto la cámara de ensayo (26) como el compartimento vibrador (30);
extendiéndose la mesa de vibración (44) en la cabina de ensayo en un acoplamiento sellado con las paredes laterales circundantes (12, 14) y teniendo una superficie superior (46) orientada hacia la cámara de ensayo (26) y una superficie inferior (48) orientada hacia el compartimento vibrador (30), para aislar medioambientalmente el compartimento vibrador (30) de la cámara de ensayo (26) dentro del aparato de ensayo (10);
caracterizado por
una estructura de control climático (62, 66) contenida dentro del compartimento vibrador (30) para controlar el medioambiente en la misma
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US02/01012.
Solicitante: VENTUREDYNE LTD.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: PRAIRIE PRESERVE 600 COLLEGE AVENUE,PEWAUKEE, WI 53072.
Inventor/es: PETERSON,CLINTON,A, ESSENBURG,CHRISTOPHER,J.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 7 de Abril de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B06B1/10 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B06 PRODUCCION O TRANSMISION DE VIBRACIONES MECANICAS, EN GENERAL. › B06B PRODUCCION O TRANSMISION DE VIBRACIONES MECANICAS EN GENERAL (para las aplicaciones particulares, ver las subclases correspondientes, p. ej. B07B 1/40, B22C 19/06, B23Q 17/12, B24B 31/06, E01C 19/22; medida de vibraciones mecánicas o de ondas ultrasonoras, sonoras o infrasonoras G01H; sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas acústicas G01S 15/00; producción de energía sísmica para la prospección G01V 1/02; control de las vibraciones mecánicas G05D 19/00; procedimientos o dispositivos para transmitir, conducir o dirigir el sonido, en general G10K 11/00; síntesis de ondas acústicas G10K 15/02; elementos piezoeléctricos, electroestrictivos o magnetoestrictivos H01L 41/00; motores con imán, inducido o sistema de bobina vibrantes H02K 33/00; motores que utilizan el efecto piezoeléctrico, la electroestrición o la magnetoestrición H02N 2/00; producción de oscilaciones eléctricas H03B; resonadores electromecánicos como elementos de circuitos resonantes H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R). › B06B 1/00 Métodos o aparatos para producir vibraciones mecánicas de frecuencia infrasonora, sonora o ultrasonora. › que utilizan energía mecánica (B06B 1/18, B06B 1/20 tienen prioridad).
- G01M7/02 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01M ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS O ESTRUCTURAS; ENSAYO DE ESTRUCTURAS O APARATOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR. › G01M 7/00 Ensayo de vibraciones de estructuras; Ensayo de resistencia al choque de las estructuras (G01M 9/00 tiene prioridad). › Ensayo de vibración.
Clasificación PCT:
- G01M7/02 G01M 7/00 […] › Ensayo de vibración.
- G01N17/00 G01 […] › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › Investigación de la resistencia de materiales a la intemperie, a la corrosión o a la luz.
Clasificación antigua:
Fragmento de la descripción:
Aparato de ensayo con compartimento vibrador controlado medioambientalmente.
Campo de la invención
Esta invención se refiere en general a equipamiento de ensayo y, más específicamente, a un aparato de ensayo medioambiental del tipo que incorpora dispositivos vibratorios.
Antecedentes de la invención
Muchos tipos de dispositivos fabricados (productos) pasan por ensayos para determinar o asegurar su calidad y fiabilidad. Típicamente, tales productos pasan por una serie de ensayos medioambientales con varias combinaciones de temperatura, humedad y otras condiciones climáticas para asegurar la fiabilidad del producto y su comportamiento en condiciones medioambientales extremas. Además, muchos de tales dispositivos pasan por ensayos de choques repetidos, es decir, ensayos de vibraciones, para asegurar que no actúan de forma adversa durante un funcionamiento normal.
Para probar sus productos fabricados, los fabricantes a menudo utilizan un aparato de ensayo medioambiental que es capaz de producir cambios rápidos y extremos en la temperatura, la humedad y otras condiciones climáticas. Thermotron Industries, Inc. de Holland, Michigan, es un diseñador y fabricante destacado de tal aparato de ensayo medioambiental. Durante el funcionamiento, los dispositivos que se van a probar se posicionan dentro de una cámara de ensayo medioambiental en el aparato de ensayo y en dicha cámara de ensayo se exponen a condiciones climáticas extremas.
El ensayo de vibraciones se lleva a cabo montando el dispositivo(s) fabricado(s) que se va a probar en algún tipo de plataforma o mesa que comunica con la cámara de ensayo medioambiental y después se hace vibrar la mesa utilizando algún tipo de vibrador. Ejemplos de mesas de vibración y los vibradores para tales mesas se muestran en la patente de Estados Unidos n.° 5.804.732 (Wetzel et al.), cedida al cesionario de la presente invención. La descripción de esta patente se incorpora aquí como referencia Típicamente, en un aparato de ensayo medioambiental, los vibradores de una mesa de vibración se posicionan en un compartimento vibrador que está físicamente aislado de la cámara de ensayo medioambiental. Sin embargo, los vibradores de tal compartimento vibrador normalmente están parcialmente expuestos a las temperaturas extremas dentro de la cámara de ensayo medioambiental. Debido a esto, es posible que los vibradores actúen de forma adversa, reduciendo así la eficiencia de la mesa de vibración. Además, exponer los vibradores a temperaturas extremas llevará a la expansión y la contracción de los componentes vibradores durante el funcionamiento. Esta expansión y contracción de componentes reduce la vida útil de los vibradores y puede provocar fugas en las conexiones de los vibradores a una fuente neumática.
Para minimizar los efectos de las temperaturas extremas dentro del compartimento vibrador, a menudo se proporcionan orificios de ventilación dentro de las paredes del compartimento vibrador, de tal modo que el interior del compartimento vibrador se comunica con el aire ambiental del exterior del aparato de ensayo medioambiental. Al proporcionar estos orificios de ventilación en las paredes que definen el compartimento vibrador, el ruido creado por el aparato de ensayo medioambiental aumenta. Además, los orificios de ventilación en las paredes permiten que la materia particulada y la humedad entren en el compartimento vibrador, y la humedad en el compartimento vibrador tiene tendencia a penetrar y a congelarse en los vibradores, disminuyendo así su eficiencia.
Para prevenir que la humedad se congele en los vibradores del aparato de ensayo medioambiental de la técnica anterior, aire seco o nitrógeno gaseoso se pasó por los vibradores. Este proceso de pasar aire seco o nitrógeno gaseoso por los vibradores aumenta los costes de funcionamiento del aparato de ensayo medioambiental. Sería muy deseable eliminar este proceso, pero previniendo al mismo tiempo que la humedad se congele en los vibradores.
La patente US 5.540.109 (Hobbs) describe un sistema para inspeccionar el esfuerzo térmico y vibratorio de objetos. Los objetos que se van a probar se pasan a una serie de cámaras de ensayo con diferentes condiciones medioambientales. En tales aparatos, los dispositivos vibratorios de cada cámara de la serie están expuestos a las condiciones medioambientales de cada cámara de ensayo correspondiente. Los compartimentos en los que se localizan los dispositivos vibratorios no están aislados medioambientalmente de las cámaras de ensayo correspondientes.
La patente US 3.049.913 (Hunt) describe un aparato de ensayo medioambiental para componentes y partes de aeronaves y misiles u otras cargas de prueba en condiciones de vibración, temperatura y presión reducidas. En tal sistema, la temperatura de los componentes vibradores electromagnéticos está controlada directamente por los conductos de enfriamiento de contacto directo. El funcionamiento de los vibradores electromagnéticos es la fuente de calor no deseado. El vibrador no está aislado de la cámara de ensayo; si la cámara de ensayo está en vacío, el propio vibrador también está expuesto a vacío. Y también, como en el dispositivo de Hobbs (D1), los componentes vibratorios no están aislados medioambientalmente de la cámara de ensayo.
La patente JP 60-42937 U describe un aparato de ensayo vibratorio en el que el compartimento vibratorio, que está controlado medioambientalmente, está contenido dentro de la propia cámara de ensayo medioambiental. Debido a esto, el tamaño total de la cámara de ensayo será innecesariamente mayor que ciertos objetos de ensayos comparables, y la carga medioambiental ubicada en la cámara de ensayo por el compartimento vibrador, o viceversa, es potencialmente grande, según la naturaleza del ensayo que se realice, ya que cinco paredes del compartimento vibrador de D3 están expuestas a la cámara de ensayo. Además, el aparato utilizado para controlar el ambiente dentro del compartimento vibrador está expuesto a la humedad del ambiente externo. Otro problema operativo del aparato D3 se refiere al papel de la sección de techo del elemento de cubierta. La sección de techo es parte del elemento de cubierta que está hecho de material flexible, un material típicamente no apropiado para una mesa de vibración. Las mesas de vibración, por naturaleza, deben ser elementos rígidos para transmitir totalmente el movimiento vibratorio de los objetos que se van a probar. Un material flexible, por lo menos, alterará el movimiento intencionado. Y si el material flexible fuera muy flexible, lo que puede ser mecánicamente aceptable, entonces sus propiedades aislantes, esenciales en la configuración del aparato D3, se verían reducidas. Tal configuración es claramente poco práctica y operacionalmente incómoda, ya que la sección del techo interferiría en el proceso de ensayo de vibración.
Objetos de la invención
Un objeto primario de esta invención es proporcionar un aparato de ensayo medioambiental mejorado del tipo que incluye vibradores que superan los problemas y defectos de la técnica anterior, incluyendo los descritos anteriormente.
Otro objeto de esta invención es proporcionar un aparato de ensayo vibratorio y medioambiental mejorado en el que los vibradores están expuestos a temperaturas controladas.
Otro objeto de esta invención es proporcionar un aparato de ensayo medioambiental mejorado del tipo que incluye vibradores que están en un compartimento que tiene una temperatura controlada en el mismo.
Otro objeto más de esta invención es proporcionar un aparato de ensayo medioambiental que elimina la acumulación de humedad dentro de los vibradores.
Otro objeto más de esta invención es proporcionar un aparato de ensayo medioambiental que tenga un funcionamiento sencillo y eficaz, y que sea menos caro de fabricar que ciertos aparatos de ensayo anteriores.
Este y otros objetos de la invención se clarificarán mediante las descripciones de la invención y ciertas realizaciones preferidas.
Resumen de la invención
Según la presente invención, se proporciona un aparato de ensayo para probar un dispositivo fabricado (producto). El aparato de ensayo incluye una cabina de ensayo que define una cámara de ensayo y un compartimento vibrador. Una mesa vibratoria tiene una superficie superior que se comunica con la cámara de ensayo y una superficie inferior. Una pluralidad de vibradores está conectada operativamente con la superficie inferior de la mesa de vibración y están dispuestos en la cámara de vibración. Se proporciona una estructura de...
Reivindicaciones:
1. Aparato de ensayo de producto (10) con una cabina de ensayo, una cámara de ensayo (26), un compartimento vibrador (30) que incluye una pluralidad de vibradores (58) en el mismo y una mesa de vibración (44) con una superficie inferior (48) conectada operativamente a los vibradores (48),
teniendo la cabina de ensayo paredes laterales circundantes (12, 14) que definen tanto la cámara de ensayo (26) como el compartimento vibrador (30);
extendiéndose la mesa de vibración (44) en la cabina de ensayo en un acoplamiento sellado con las paredes laterales circundantes (12, 14) y teniendo una superficie superior (46) orientada hacia la cámara de ensayo (26) y una superficie inferior (48) orientada hacia el compartimento vibrador (30), para aislar medioambientalmente el compartimento vibrador (30) de la cámara de ensayo (26) dentro del aparato de ensayo (10);
caracterizado por
una estructura de control climático (62, 66) contenida dentro del compartimento vibrador (30) para controlar el medioambiente en la misma.
2. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación 1, en el que la estructura de control climático incluye un elemento de calentamiento (62) que se comunica con el compartimento vibrador (30) para calentar el compartimento vibrador (30) hasta un nivel predeterminado.
3. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación 1, en el que la estructura de control climático incluye un elemento de enfriamiento (66) que se comunica con el compartimento vibrador (30) para enfriar el compartimento vibrador (30) hasta un nivel predeterminado.
4. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación 1, en el que la estructura de control climático (62, 66) incluye un sistema de calentamiento y enfriamiento que se comunica con el compartimento vibrador (30), el sistema de calentamiento y enfriamiento manteniendo la temperatura en el compartimento vibrador (30) a un nivel predeterminado.
5. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación 4, en el que la estructura de control climático (62, 66) incluye un sensor de temperatura (70) dentro del compartimento vibrador (30) para detectar la temperatura en el mismo.
6. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación 5, en el que la estructura de control climático (62, 66) incluye un controlador (38) conectado operativamente al sensor de temperatura (70) y al sistema de calentamiento y enfriamiento, controlando el controlador (38) el sistema de calentamiento y enfriamiento como respuesta a la temperatura detectada por el sensor de temperatura (70).
7. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación 1, en el que el compartimento vibrador (30) no está comunicado con el aire ambiental del exterior de la cabina de ensayo.
8. Aparato de ensayo (10) de la reivindicación 1, en el que la estructura de control climático (62, 66) controla el ambiente dentro de la cámara de ensayo (26) y en el que la estructura de control climático (62, 66) incluye un primer sistema de calentamiento y enfriamiento que se comunica con el compartimento vibrador (30) para mantener la temperatura del compartimento vibrador (30) a un nivel predeterminado, y un segundo sistema de calentamiento y enfriamiento que se comunica con la cámara de ensayo (26) para variar la temperatura en la cámara de ensayo (26) a un nivel predeterminado.
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