AMORTIGUADOR DE MASA MAGNÉTICO DE RIGIDEZ VARIABLE.

Amortiguador de masa magnético de rigidez variable basado en un dispositivo magnético formado por imanes permanentes y bobinas electromagnéticas,

adaptable a diferentes parámetros de manera instantánea.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201032004.

Solicitante: FUNDACION CARTIF.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: LORENZANA IBAN,ANTOLIN, DE SEBASTIÁN SANZ,Jesús, PONCELA MÉNDEZ,Alfonso Valentín, CASADO SANCHEZ,Carlos Mariano.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F16F15/03 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16F RESORTES; AMORTIGUADORES; MEDIOS PARA AMORTIGUAR LAS VIBRACIONES.F16F 15/00 Supresión de las vibraciones en los sistemas (dispositivos de suspensión de los asientos de vehículos B60N 2/50 ); Medios o dispositivos para evitar o reducir las fuerzas de desequilibrio, p. ej. debidas al movimiento (ensayo estático o equilibrado dinámico de máquinas o estructuras G01M 1/00). › utilizando medios electromagnéticos (F16F 9/53 tiene prioridad).
  • F16F7/104 F16F […] › F16F 7/00 Amortiguadores de vibraciones; Amortiguadores de choques (utilizando un fluido F16F 5/00, F16F 9/00; especiales para sistemas rotativos F16F 15/10). › estando montado el miembro de inercia de manera elástica.

Fragmento de la descripción:

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se engloba en el campo de los absorbedores de vibraciones dinámicos.

Dicha invención se refiere a un amortiguador de masa magnético de rigidez variable basado en un dispositivo magnético formado por imanes permanentes y bobinas electromagnéticas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente uno de los dispositivos más empleados para la amortiguación de las vibraciones en estructuras civiles (edificios, puentes, torres ... ) es el amortiguador de masa sintonizado o TMD, según las siglas en inglés de JlTuned Mass Damper", el cual básicamente consiste en una masa acoplada a la estructura por medio de muelles y amortiguadores. El TMD se sintoniza a una de las frecuencias naturales de la estructura, y mediante transferencia de energía inercial reduce la vibración de la estructura cuando ésta oscila a dicha frecuencia natural.

Una limitación de los TMDs de naturaleza pasiva es que reducen drásticamente su eficacia cuando se produce cualquier variación en los parámetros dinámicos de la estructura, ya que al variar la frecuencia natural de la estructura el amortiguador de masa deja de estar óptimamente sintonizado. Esto ocurre bien por modifica

ciones en la estructura, bien por envejecimiento o por la propia variación de condiciones ambientales: temperatura, viento, etc.

Para hacer frente a estos cambios dinámicos y mejorar el comportamiento de un TMD pasivo, se han propuestos soluciones como son los amortiguadores de masa activos o AMD, según las siglas en inglés de l/Active Mass Damper", los amortiguadores de masa híbridos o HMD, según las siglas en inglés de I/Hybrid Mass Damper",

o los amortiguadores de masa semi-activos o SAMD, según las siglas en inglés de l/Semi Active Mass Damper".

Estos últimos se han basado en amortiguadores magnetoreológicos, amortiguadores de orificio variable o en sistemas de muelles mecánicos variables.

A pesar de las ventajas en cuanto a adaptación al cambio en los parámetros dinámicos de la estructura que presentan las propuestas activas, híbridas y semiactivas, éstas tienen una serie de desventajas: Los amortiguadores activos (AMD) e híbridos (HMD) necesitan de un aporte energético elevado así como de un estricto plan de mantenimiento para su correcto funcionamiento.

Las propuestas semi-activas basadas en amortiguadores magnetoreológicos presentan limitaciones en cuanto al rango disponible de adaptación a los nuevos parámetros dinámicos de la estructura. Además, el comportamiento de estos amortiguadores es no lineal y se degrada a lo largo del tiempo.

Con el fin de solventar las desventajas citadas del estado de la técnica se expone la siguiente invención de amortiguador de masa magnético de rigidez varia

ble adaptable a diferentes parámetros de manera ins

tantánea.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma.

A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a un amortiguador de masa magnético de rigidez variable que comprende medios de fijación y guiado de una masa y medios de ajuste de movimiento de la misma en el que los medios de fijación y guiado de la masa comprenden a su vez un soporte, con la masa en uno de los extremos y un eje de rotación en el otro, casquillos a ambos lados del eje de rotación, los cuales reciben los extremos del eje de rotación y deslizan sobre unos pilares, los medios de ajuste de movimiento comprenden a su vez un amortiguador, dos imanes permanentes y una bobina electromagnética, de manera que el amortiguador se dispone entre el bastidor y la masa , un imán se dispone sobre la masa y el otro imán se dispone sobre el bastidor enfrentado al anterior y rodeado coaxialmente por la bobina electromagnética para variar el campo magnético.

Una ventaja de este amortiguador de masa es que evita los problemas de rozamiento de las soluciones con guiado vertical, y debido a esto se consigue que la transferencia de energía inercial sea más eficiente.

Otra ventaja consiste en que es posible adaptar los parámetros del amortiguador de masa y hacerlo de

manera instantánea mediante la variación de la corriente que circula por las bobinas electromagnéticas, modificando así la rigidez del amortiguador de masa.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente y nunca limitativas de la invención.

La figura 1 representa una vista en perspectiva del amortiguador de masa con un bastidor en forma de placa para situarlo sobre una estructura.

La figura 2 representa una vista en perspectiva del amortiguador de masa con un bastidor en forma de paralelepípedo para poder colgarlo en una estructura.

La figura 3 representa un esquema de las conexiones del dispositivo de control con los sensores.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a un amortiguador de masa magnético de rigidez variable que comprende medios de fijación y guiado (1) de una masa (2) y medios de ajuste de movimiento (3) de la misma.

Los medios de fijación y guiado (1) de la masa comprenden a su vez un soporte (1.1) , con un eje de rotación (1.2) en uno de sus extremos, casquillos (1.3) a ambos lados del eje de rotación (1.2) , los cuales reciben los extremos del eje de rotación (1.2) y pueden regularse en altura sobre unos pilares (1.4) para ajus

tar la masa a una posición inicial totalmente horizon

tal.

De esta manera la masa (2) es móvil y ya que el movimiento de la misma debe hacerse de la manera más eficiente, se comprueba que es ventajoso incluir rodamientos en los casquillos (1.3) para disminuir el rozamiento en la rotación del eje de rotación (1.2) .

Los medios de ajuste de movimiento (3) comprenden a su vez un amortiguador (3.1) , normalmente hidráulico aunque pudiera ser de otro tipo, dos imanes permanentes (3.2) y una bobina electromagnética (3.3) , de manera que el amortiguador (3.1) se dispone entre el bastidor (5 ) y la masa ( 2) , un imán (3.2) se dispone sobre la masa (2 ) y el otro imán (3.2) se dispone sobre el bastidor (5 ) enfrentado al anterior y rodeado coaxialmente por la bobina electromagnética (3.3) .

Esta bobina electromagnética es la que controla el campo magnético entre los imanes permanentes (3.2) variando la frecuencia de vibración del amortiguador de masa en tiempo real y haciéndolo así de rigidez variable.

Este tipo de amortiguador de masa se puede englobar dentro de los denominados semi-activos ya que modifica los parámetros de un elemento pasivo que es el dispositivo magnético formado por dos imanes permanentes

(3.2) y una bobina electromagnética (3.3) .

En las pruebas llevadas a cabo se comprueba que el número preferente de los imanes permanentes (3.2) dispuestos sobre la masa (2) son dos, el de los imanes permanentes (3.3) enfrentados a éstos son dos y las

bobinas electromagnéticas (3.3) correspondientes son dos, dispuestos equidistantes respecto del amortiguador para asegurar una mayor estabilidad.

Una realización del soporte (1.1) consiste en dos listones sobre los que se coloca la masa (2) .

Con el fin de limitar el recorrido de la masa por seguridad y evitar el aplastamiento de los diversos componentes del amortiguador de masa, se disponen unos topes de recorrido de la masa (2) , bien por debajo de la misma, bien por encima o bien por ambos lados.

Para la gestión de las señales se puede disponer un dispositivo de control (4) , el cual capta la señal de los sensores (7) que pueden ser de desplazamiento, velocidad o aceleración y se colocan uno sobre la masa

(2) y otro sobre la estructura o bastidor (5) .

El amortiguador de masa, es decir, los medios de fijación (1) , la masa móvil (2) y los medios de ajuste de movimiento (3) se pueden bien disponer directamente sobre la estructura a amortiguar o bien sobre un bastidor (5) del mismo amortiguador de masa.

...

 


Reivindicaciones:

l. Amortiguador de masa magnético de rigidez variable que comprende medios de fijación y guiado (1) de una masa (2) y medios de ajuste de movimiento (3) de la misma caracterizado porque los medios de fijación y guiado (1) de la masa comprenden a su vez un soporte

(1.1) , con la masa en uno de los extremos y un eje de rotación (1.2) en el otro, casquillos (1.3) a ambos lados del eje de rotación (1.2) , los cuales reciben los extremos del eje de rotación (1.2) y deslizan sobre unos pilares (1.4) , los medios de ajuste de movimiento (3) comprenden a su vez un amortiguador (3.1) , dos imanes permanentes (3.2) y una bobina electromagnética (3.3) , de manera que el amortiguador (3.1) se dispone entre el bastidor (5) y la masa (2) , un imán (3.2) se dispone sobre la masa (2) y el otro imán (3.2) se dispone sobre el bastidor (5) enfrentado al anterior y rodeado coaxialmente por la bobina electromagnética (3.3) .

2. Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 1 caracterizado porque los imanes permanentes (3.2) dispuestos sobre la masa (2) son dos, los imanes permanentes (3.2) enfrentados a éstos son dos y las bobinas electromagnéticas (3.3) correspondientes son dos, dispuestos equidistantes respecto del amortiguador para asegurar la estabilidad.

3. Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 1 caracterizado porque el soporte (1.1) son dos listones sobre los que se coloca la masa (2) .

4. Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 1 caracterizado porque se

disponen unos topes (6) de recorrido de la masa (2) .

5. Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 1 caracterizado porque los medios de fijación (1) y los medios de amortiguación (3) se disponen sobre la estructura a amortiguar.

6. Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 1 caracterizado porque los medios de fijación (1) y los medios de amortiguación (3) se disponen sobre un bastidor (5) .

7. Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 6 caracterizado porque el bastidor (5) es en forma de placa.

8. Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 6 caracterizado porque el bastidor (5) es un paralelepípedo rectangular con los lados mayores (5.1) formando la base y el techo y los lados menores (5.2) los laterales.

9. Amortiguador de masas magnético de rigidez variable según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque incluye un dispositivo de control (4) .

10. Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 9 caracterizado porque el dispositivo de control (4) capta la señal de unos sensores (7) colocados sobre la masa (2) y sobre la estructura o bastidor (5) .


 

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