Amortiguador de líquido para la reducción de oscilaciones verticales y/u horizontales en una estructura de edificioo de máquina con por lo menos dos cámaras llenadas parcialmente con líquido,

las cuales se comunican entre sí porsus extremos inferiores, estando por lo menos una cámara cerrada de forma estanca al aire por su extremo superior,de manera que por encima del líquido se forma un espacio de aire cerrado y por lo menos otra cámara por lo menosparcialmente abierta por su extremo superior, caracterizado porque el espacio de aire (V0) cerrado está subdivididopor lo menos en dos espacios de aire parciales (de V01 a V0n), estando situado un espacio de aire parcial (V01)directamente por encima del líquido (3) y uno o varios espacios de aire parciales (de V02 a V0n) están conectados através de unas aberturas (7) con el espacio de aire parcial (V01) directamente por encima del líquido (3) y/o con elespacio de aire parcial (de V02 a V0n) respectivamente adyacente, pudiendo cerrarse estas aberturas (7) de maneraestanca independientemente unas respecto a otras.

Amortiguador de líquido para la reducción de oscilaciones verticales y/u horizontales en una estructura de edificio o de máquina.

La presente invención se refiere a un amortiguador de líquido para la reducción de oscilaciones verticales y/u horizontales en una estructura de edificio o de máquina con por lo menos dos cámaras, llenadas parcialmente con líquido, las cuales se comunican entre sí por sus extremos inferiores, estando por lo menos una cámara cerrada de manera estanca por su extremo superior, de manera que por encima del líquido se forma un espacio de aire cerrado y por lo menos otra cámara esté abierta por lo menos parcialmente por su extremo superior.

Estado de la técnica

La utilización de amortiguadores de amortiguador de resorte de masa, como el que describe con detalle Petersen, C. (2001) , amortiguadores de vibraciones en la ingeniería, 1ª edición, Editorial: Maurer Söhne GmbH&Co.KG, Munich, ISBN 59-7, es el estado de la técnica y se utiliza para la reducción de oscilaciones verticales en construcciones y de construcción de máquinas. Para la amortiguación de oscilaciones horizontales se utilizan los llamados amortiguadores de péndulo. El principio de estos dos tipos de amortiguador se base en el ajuste óptimo de los parámetros de diseño (frecuencia propia y amortiguación) a una frecuencia propia elegida de la estructura susceptible de sufrir vibraciones considerada. Una variación posterior de los parámetros de diseño óptimos es posible únicamente con una complejidad notable, por ejemplo mediante cambio de elementos de resorte y/o variación de la masa que vibra.

Como alternativa a los amortiguadores de amortiguador de resorte de masa existen los llamados amortiguadores de líquido, los cuales constan de un sistema de tubo en forma de U llenado parcialmente con líquido. Las primeras investigaciones teóricas de los amortiguadores de líquido fueron llevadas a cabo, para vibraciones horizontales y verticales, por Sun et al. (Sun, L.M., Fujino, Y., Koga, K., (1995) . A Model Of Tuned Liquid Dampers For Suppressing Pitching Motions Of Structures, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 24, pp. 625-636; y Sun LM., Nakaoka, T., et al., (1990) , Tuned liquid damper for suppressing vertical vibration. En: Proc. 45th JSCE annual meeting, Vol. 1, pp. 978-979 (en japonés) . Una investigación extensa de amortiguadores de líquido para la reducción de vibraciones de puente horizontales fue llevada a cabo por Reiterer y Ziegler (Reiterer, M., Ziegler, F., (2006) . Control of Pedestrian-Induced Vibrations of Long Span Bridges. Journal of Structural Control & Health Monitoring. John Willey & Sons. Ltd. ISSN 1545-2255, Vol.13, nº 6, pp. 1003-1027) .

Las patentes siguientes están relacionadas con el amortiguador de líquido:

D1: JP 10220522 A (MITSUBISHI HEAVY IND LTD) 21 de Agosto de 1998D2: AT 501870 B1 (UNIVERSIDAD TÉCNICA DE VIENA) 15 de Agosto de 2007 D3: JP 9151986 A (MITSUBISHI HEAVY IND LTD) 10 de Junio de 1997 D4: JP 5248491 A (MITSUBISHI HEAVY IND LTD) 24 de Septiembre de 1993

La publicación D1 describe un amortiguador de líquido, con un tanque en forma de U, el cual está lleno, en la parte inferior, con un líquido y sobre el líquido posee en cada caso únicamente un espacio de gas único (por el lado izquierdo o derecho) , cuya presión es controlada, con consumo de energía, a través de válvulas de entrada/salida.

La publicación D2 describe un amortiguador de líquido con dos cámaras, las cuales están cerradas ambas estancas al gas con respecto al entorno o de las cuales está realizada por lo menos una simétrica con respecto al eje vertical del amortiguador de líquido, preferentemente simétrica con respecto al eje vertical de la primera cámara. Esta publicación da a conocer además una adaptación del comportamiento de amortiguación deseado mediante suministro y retirada controlada de gas en por lo menos uno de los espacios de gas, lo que plantea sin embargo, desde el lado de las necesidades de energía, dificultades prácticas para el control y para el suministro y retirada de gas.

La publicación D3 describe un sistema puramente pasivo con en cada caso una cámara de aire situada en cada caso por encima de la superficie del líquido del lado izquierdo y derecho. Por la publicación D3 se conoce además una cámara en la cual, en el extremo abierto hacia arriba, está dispuesta una salida que se puede variar en cuanto a su superficie de paso.

La publicación D4 describe asimismo un sistema puramente pasivo, en el cual las cámaras dispuestas sobre el líquido están cerradas de manera estanca, hacia arriba, a través de una válvula. Las válvulas conducen directamente al exterior y sirven, presumiblemente, para la compensación de la presión en caso de variaciones de la temperatura.

Otros amortiguadores de líquido se conocen gracias a los documentos JP 02 278033 A y JP 2000 018322 A.

La presente invención se plantea el problema de crear un amortiguador de líquido el cual permita, con un consumo de energía pequeño, una adaptación sin problemas del comportamiento de amortiguación a la carga de cabe esperar de una estructura de edificio o de máquina.

El problema se resuelve gracias a que en el amortiguador de gas mencionado al principio se cierra únicamente una de las dos cámaras y la segunda cámara presenta una abertura de salida de aire hacia arriba. El espacio de aire cerrado está subdividido, por lo menos, en dos espacios de aire parciales, estando un espacio de aire parcial situado directamente sobre el líquido y estando uno o varios espacios de aire parciales, a través de aberturas, conectados con el espacio de aire parcial situado directamente por encima del líquido o con el espacio de aire parcial, en cada caso contiguo, pudiendo estas aberturas cerrarse de forma obturante independientemente unas de otras.

Al mismo tiempo los espacios de aire parciales de la cámara cerrada de forma estanca pueden estar situados en serie unos encima de otros o en paralelo unos junto a otros y pueden estar realizados a modo de cámaras tubulares rectangulares o redondas.

Mediante la apertura o el cierre de las aberturas se puede variar el volumen total del espacio de aire parcial que se encuentra directamente sobre el líquido y de los espacios de aire parciales que comunican con éste y con ello se puede variar la frecuencia propia del amortiguador de líquido.

Al contrario que el estado de la técnica, la presente invención funciona sin el suministro y retirada controlados de gas. La frecuencia de amortiguación se ajusta con un consumo de energía esencialmente menor a través de la magnitud adecuada elegida del volumen total situado por encima del líquido (suma de las cámaras de aire abiertas conectadas en paralelo o en serie) . La amortiguación de amortiguador óptima se ajusta, en la presente invención, mediante la elección adecuada de la abertura de salida de aire

En las aberturas están montadas preferentemente válvulas que se pueden controlar a través de un dispositivo de control, por ejemplo a través de un microcontrolador.

Preferentemente, la cámara con el extremo abierto por arriba presenta una salida, cuya superficie de paso de puede variar, la cual es preferentemente un dispositivo de estrangulación que se puede controlar a través de un dispositivo de control, como el microcontrolador mencionado más arriba. Mediante variación de la superficie de paso puede tener lugar una adaptación de amortiguación a la carga.

Para el refuerzo del efecto de amortiguación es ventajosa la utilización de líquidos con una densidad p > 1000 kg/m3. Aquí se prevén en especial medios líquidos con una densidad de p = 1000-5000 kg/m3 (por ejemplo, betonita p = aprox. 2300 kg/m3) .

Durante la utilización del amortiguador de líquido según la invención se calcula la frecuencia propia de la construcción o construcción de máquinas bajo una carga existente, se determina la frecuencia propia óptima para ello del amortiguador de líquido y se aproxima, lo mejor posible, el volumen total del espacio de aire que se encuentra directamente encima del líquido y de los espacios de aire parciales comunicados con éste al que resulta de la frecuencia propia, gracias a que las aberturas entre los espacios de aire parciales son abiertas y/o cerradas, preferentemente a través de válvulas controladas mediante un dispositivo de control.

Además se calcula, preferentemente, la amortiguación... [Seguir leyendo]

1. Amortiguador de líquido para la reducción de oscilaciones verticales y/u horizontales en una estructura de edificio o de máquina con por lo menos dos cámaras llenadas parcialmente con líquido, las cuales se comunican entre sí por sus extremos inferiores, estando por lo menos una cámara cerrada de forma estanca al aire por su extremo superior, de manera que por encima del líquido se forma un espacio de aire cerrado y por lo menos otra cámara por lo menos parcialmente abierta por su extremo superior, caracterizado porque el espacio de aire (V0) cerrado está subdividido por lo menos en dos espacios de aire parciales (de V01 a V0n) , estando situado un espacio de aire parcial (V01) directamente por encima del líquido (3) y uno o varios espacios de aire parciales (de V02 a V0n) están conectados a través de unas aberturas (7) con el espacio de aire parcial (V01) directamente por encima del líquido (3) y/o con el espacio de aire parcial (de V02 a V0n) respectivamente adyacente, pudiendo cerrarse estas aberturas (7) de manera estanca independientemente unas respecto a otras.

2. Amortiguador de líquido según la reivindicación 1, caracterizado porque los espacios de aire parciales (V01 a V0n) 15 están realizados a modo de cámaras tubulares rectangulares o redondas.

3. Amortiguador según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en las aberturas (7) están montadas unas válvulas que se pueden controlar mediante un dispositivo de control (8) .

4. Amortiguador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara (2) con el extremo abierto por arriba presenta, de una manera en sí conocida, una salida (9) que se puede modificar en cuanto a su superficie de paso.

5. Amortiguador según la reivindicación 4, caracterizado porque la salida (9) , que se puede modificar en cuanto a su 25 superficie de paso, es un dispositivo de estrangulación que se puede controlar mediante un dispositivo de control (8) .

6. Amortiguador según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el líquido contenido en el amortiguador de líquido tiene una densidad l > 1000 kg/m3, preferentemente una densidad de l .

100. 5000 kg/m3.