Componentes de elastómero que pueden ser pretensados por medios de presión y método de producción de los mismos.

Componente de elastómero pretensable que comprende al menos una capa de elastómero y al menos un conductode suministro resistente a la presión con válvula,

caracterizado porque la capa de elastómero (3, 104) tiene, en elinterior o en una superficie de contacto, regiones que tienen uno o más elementos de separación (4, 105, 107, 115,116), de manera que, en la introducción de medios de presión (5) a través de un conducto de suministro con válvula(101), se forman cavidades o cámaras (106, 108, 114) en la región de los elementos de separación (105, 107, 115,116) o en los propios elementos de separación (4) debido a que se fuerza la separación de la capa de elastómerocircundante, donde las cavidades o cámaras pueden llenarse con el medio de presión (5) y expandirse, causando elaplastamiento de la capa de elastómero circundante (3, 104), y proporcionando a la parte de elastómero unpretensado.

Componentes de elastómero que pueden ser pretensados por medios de presión y método de producción de los mismos.

La invención se refiere a componentes de elastómero, en particular casquillos de elastómero o muelles de capa elastomérica, que pueden ser pretensados de manera novedosa, a la utilización de los mismos, y a un proceso de producción de los mismos. En particular, la invención se refiere a componentes de elastómero grandes destinados a o necesarios para tener un volumen grande de elastómero con un pretensado suficientemente grande, como es necesario, por ejemplo, para el uso en turbinas eólicas. Los componentes de elastómero según la invención están esencialmente basados aquí en la introducción e integración de elementos de separación, dispuestos individualmente o en estructuras, en el cuerpo de elastómero del componente, que puede comprimirse y por tanto pretensarse por medios de presión introducidos en la región entre los medios de separación y material de elastómero circundante, o en los propios elementos de separación. Al utilizar gases o fluidos hidráulicos, puede obtenerse un pretensado ajustable variable del componente de elastómero, mientras que al utilizar un líquido polimerizable, es posible un pretensado fijo.

Los elastómeros tienen la propiedad de que la vida útil del material es muy limitada, en particular en el caso de la presencia permanente o la aparición de tensiones de tracción. En el diseño y la producción de componentes que comprenden elastómeros para fines de amortiguación, se tiene por tanto mucho cuidado para asegurar que no ocurran tensiones de tracción.

Por esta razón, los componentes de elastómero, por ejemplo, los casquillos de elastómero para turbinas eólicas, son, de acuerdo con la técnica anterior, pretensados después de la vulcanización del material de goma. Generalmente esto se realiza mediante la calibración.

En el caso más simple, un casquillo de elastómero consiste en una carcasa exterior e interior, generalmente hecha de metal, normalmente de forma redonda o elíptica, donde las dos carcasas están conectadas entre sí por una capa de elastómero de diversos espesores. El casquillo de elastómero forma un tipo de collar, que se coloca con su carcasa interior alrededor del artículo a ser amortiguado (por ejemplo, un árbol o eje de una máquina o dispositivo a ser amortiguado) . Durante la calibración, la carcasa exterior es forzada a través de un tubo de diámetro relativamente pequeño y deformada plásticamente en el proceso. Esto hace que el diámetro de la carcasa exterior se vuelva más pequeño, de manera que tiene lugar el pretensado del elastómero situado entre la carcasa exterior e interior. Por el contrario, puede generarse un pretensado por forzar un perno de diámetro más grande que la carcasa interior a través de esta última, lo que se traduce en una expansión de la carcasa interior hacia el exterior y por tanto una compresión de la capa de elastómero entre la carcasa exterior e interior.

Estos dos procesos pueden llevarse a cabo individualmente o también juntos. Si la capa de elastómero es comprimida por la calibración, resulta por tanto pretensada en la dirección de la presión. En el caso de una deformación radial de la carcasa exterior hacia la carcasa interior, la operación se lleva a cabo en este rango de presión, lo que significa que no se producen tensiones de tracción en la capa de elastómero y la vida de los componentes está asegurada.

La situación es similar con otros elementos de elastómero, como muelles de capa u otros cojinetes o medios de amortiguación, en los que una capa de elastómero bastante grande tiene que ser comprimida en una medida no despreciable y por tanto pretensada.

Sin embargo, el proceso conocido de la técnica anterior descrito anteriormente sólo puede lograrse a un coste aceptable con casquillos y cojinetes de dimensiones relativamente pequeñas (diámetro menor que 30 cm) . Las fuerzas que tienen que aplicarse con el fin de pretensar, o calibrar, casquillos relativamente grandes (diámetro mayor que 30 cm, preferentemente mayor que 100 cm) son por un lado demasiado grandes, y por otro lado los elementos o las placas limitantes o terminales en estos casos tendrían que ser dimensionados en correspondencia con su espesor y fabricados con material muy resistente para que no se doblen nuevamente hacia arriba o se deformen debido a la gran presión interna del elastómero producida debido a la calibración realizada. Se pueden esperar problemas similares en configuraciones que pretenden comprimir materiales concretos o tienen formas particulares y por tanto no pueden calibrarse o sólo pueden calibrarse en cierta medida por los procedimientos conocidos de la técnica anterior.

El objeto era por tanto proporcionar componentes elastoméricos, pretensables que pudieran utilizarse como cojinetes, en particular casquillos, preferentemente casquillos para turbinas eólicas, y procesos para la producción de los mismos y procedimientos para la calibración de los mismos.

EP 1 566 543 A1, que forma la técnica anterior, se refiere además a un cojinete de elastómero ajustable hidráulicamente o mecánicamente basado en elementos de muelle correspondientemente dispuestos cuya rigidez puede pretensarse individualmente por cuerpos de elastómero deformable, donde la deformación del elastómero se logra por medios hidráulicos o mecánicos en un punto definido limitado del cojinete o elemento de muelle.

Por el contrario, el objeto objetivo era por tanto también distribuir el pretensado del material de elastómero uniformemente y de manera más diversa y en todo el componente elastomérico, independientemente de su forma y diseño.

Este objeto se logra mediante un componente de elastómero pretensable que tiene las características técnicas de la Reivindicación 1 independiente del dispositivo y mediante un proceso para la producción de un componente de elastómero de este tipo que cuenta con las etapas de proceso de la Reivindicación 26 independiente del proceso, donde las Reivindicaciones 27 a 29 independientes indican diversos usos de dicho componente de elastómero.

Características técnicas adicionales de la invención son indicadas en las reivindicaciones dependientes.

Se ha descubierto que los componentes de elastómero que tienen un elemento de separación de dimensiones correspondientes, preferentemente en su interior, pueden comprimirse particularmente de manera ventajosa y efectiva si la región en los propios elementos de separación o de manera alternativa preferentemente alrededor de los elementos de separación se suministra con medios líquidos, gaseosos o de polimerización bajo presión a través de un conducto de suministro. Aquí el elemento de separación puede ser diseñado de tal manera que se expande por el medio de presión entrante. En la forma de realización preferente de la invención, los elementos de separación están concebidos de tal forma que la introducción del medio de presión provoca la formación de cámaras y cavidades entre el elemento y la capa de elastómero adyacente, que tienen el efecto de que la capa de elastómero se comprime específicamente con un gran volumen, restringido a ciertas partes del componente de elastómero, de manera localmente diferente o uniformemente y por tanto pretensados, según las propiedades seleccionadas del elemento de separación y del material de elastómero.

Este nuevo principio de compresión de elastómero y la utilización del mismo es muy variable en cuanto al tipo y eficacia de los elementos de separación y también los medios de presión que pueden ser empleados, que generalmente permiten el pretensado de la parte de elastómero que puede ajustarse de manera fija o variable a dinámica. Los componentes elastoméricos, por ejemplo casquillos o muelles de capa, pueden por tanto calibrarse muy bien, opcionalmente de forma variable, en un rango amplio en relación con el pretensado, que por lo tanto representa una ventaja adicional sobre las partes de elastómero de la técnica anterior relacionadas con esto, y su producción.

En la forma de realización preferente, los elementos de separación de los nuevos componentes de elastómero comprenden materiales que sólo sirven para proporcionar regiones y zonas de diferente tamaño y estructura en la capa de elastómero en las que el material de elastómero no está presente en todo, sino que es interrumpido por los elementos de separación de manera que las áreas elastoméricas del material de elastómero circundante se colocan contra el elemento de separación en estas regiones en el estado libre de presión y se separan del elemento de separación en este región al introducir un medio de presión a través de... [Seguir leyendo]

1. Componente de elastómero pretensable que comprende al menos una capa de elastómero y al menos un conducto de suministro resistente a la presión con válvula, caracterizado porque la capa de elastómero (3, 104) tiene, en el interior o en una superficie de contacto, regiones que tienen uno o más elementos de separación (4, 105, 107, 115, 116) , de manera que, en la introducción de medios de presión (5) a través de un conducto de suministro con válvula (101) , se forman cavidades o cámaras (106, 108, 114) en la región de los elementos de separación (105, 107, 115, 116) o en los propios elementos de separación (4) debido a que se fuerza la separación de la capa de elastómero circundante, donde las cavidades o cámaras pueden llenarse con el medio de presión (5) y expandirse, causando el aplastamiento de la capa de elastómero circundante (3, 104) , y proporcionando a la parte de elastómero un pretensado.

2. Componente de elastómero según la Reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de separación (105, 107, 115, 116) se encuentra opuesto a la capa de elastómero circundante o está rodeado por la misma sin estar firmemente conectado a la misma, y dichas cavidades o cámaras (106, 108, 114) se forman alrededor de los elementos de separación debido a la introducción del medio de presión (5) .

3. Componente de elastómero según la Reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la capa de elastómero (3, 104) tiene al menos una placa terminal (1, 2, 117, 118.

11. 113) hecha a partir de material no elástico a la que se conecta la capa de elastómero.

4. Componente de elastómero según la Reivindicación 3, caracterizado porque la capa de elastómero (3, 104) tiene una placa terminal superior y una inferior (1, 2, 117, 118.

11. 113) hecha a partir de material no elástico a las que se conecta firmemente la capa de elastómero (3, 104) o entre las que se sujeta la capa de elastómero.

5. Componente de elastómero según la Reivindicación 4, caracterizado porque la alimentación (10, 101) tiene lugar desde el exterior a través de una placa de conexión o directamente en el lateral a través de la capa de elastómero (3, 104) .

6. Componente de elastómero según la Reivindicación 5 en forma de casquillo, semicasquillo o segmento de casquillo, caracterizado porque las placas terminales son carcasas cilíndricas (112, 113) o cónicas (110, 111) , semicarcasas o segmentos de estas carcasas o semicarcasas correspondientemente conformados.

7. Casquillo de elastómero según la Reivindicación 6, caracterizado porque el elemento de separación (4, 105, 107, 115, 116) que incluye el conducto de suministro (10, 101) se aloja en un segmento de casquillo que puede insertarse en el casquillo, donde las regiones de elastómero (3, 104) del casquillo y del segmento de casquillo se encuentran por lo menos parcialmente en contacto directo uno con el otro para la transmisión de la presión.

8. Componente de elastómero según una de las Reivindicaciones 1-7, caracterizado porque tiene por lo menos una capa intermedia no elástica que se encuentra en el interior del elastómero y está conectada al material de elastómero.

9. Componente de elastómero según la Reivindicación 5 en forma de muelle de capa, caracterizado porque las placas terminales se encuentran en forma de discos (117, 118) , que se puedan conectar a partes de una máquina o un generador, y la capa de elastómero (3, 104) soporta dichos discos uno contra el otro de manera elástica.

10. Componente de elastómero según una de las Reivindicaciones 1-9, caracterizado porque el elemento de separación es un cuerpo hueco deformable (4) que cuenta con una pared exterior elástica que puede llenarse y expandirse con el medio de presión (5) a través del conducto de suministro (10, 101) .

11. Componente de elastómero según la Reivindicación 10, caracterizado porque el cuerpo hueco deformable es un tubo elástico en el que se introduce el medio de presión (5) .

12. Componente de elastómero según una de las Reivindicaciones 1-9, caracterizado porque el elemento de separación es un cable, filamento o cable hueco (105, 116) incrustado que consiste en un material o se encuentra rodeado por un material que no es capaz de formar una unión fuerte con el material de elastómero circundante (3, 104) durante su producción.

13. Componente de elastómero según una de las Reivindicaciones 1-9, caracterizado porque el elemento de separación es una tinta, pintura, plástico, papel o capa de metal (107, 116) introducida que consiste en un material

o está rodeado por un material que no es capaz de formar una unión fuerte con el material de elastómero circundante (3, 104) durante su producción.

14. Componente de elastómero según la Reivindicación 13, caracterizado porque la capa (107) se produce por impresión o encolado.

15. Componente de elastómero según una de las Reivindicaciones 1-14, caracterizado porque el elemento de separación (4, 105, 107, 115, 116) tiene una estructura abierta o cerrada de una, dos o tres dimensiones dentro del elastómero (3, 104) .

16. Componente de elastómero según la Reivindicación 15, caracterizado porque el elemento de separación tiene una estructura de forma circular, en forma de espiral, en forma de meandro, interrumpida o continua.

17. Componente de elastómero según una de las Reivindicaciones 1-16, caracterizado porque el medio de presión (5) es un gas, aire o un fluido hidráulico, viscoso o polimerizable.

18. Componente de elastómero según una de las Reivindicaciones 1-17, caracterizado porque tiene un pretensado variablemente ajustable que se consigue introduciendo el medio de presión (5) o extrayéndolo a través del conducto de suministro y una válvula que puede cerrarse.

19. Componente de elastómero según una de las Reivindicaciones 1-18, caracterizado porque la capa de elastómero (3, 104) tiene una pluralidad de elementos de separación del mismo tipo o una pluralidad de unidades de elementos de separación del mismo tipo (4, 105, 107, 115, 116) , que se distribuyen uniformemente en el componente de elastómero o una subunidad del componente de elastómero, de manera que se produce una distribución de presión simétrica, uniforme y por tanto un pretensado en el componente de elastómero o una subunidad.

20. Componente de elastómero según una de las Reivindicaciones 1-18, caracterizado porque la capa de elastómero

(3) tiene una pluralidad de elementos de separación del mismo tipo o una pluralidad de unidades de elementos de separación del mismo tipo (4, 105, 107, 115, 116) , que se distribuyen de manera diferente en el componente de elastómero o una subunidad del componente de elastómero, donde estos elementos de separación o unidades de elementos de separación tienen por lo menos un conducto de distribución (10, 101) , que permite establecer distribuciones asimétricas de la presión y por tanto pretensados, de fuerza localmente diferente en el componente o subunidades del mismo.

21. Componente de elastómero según una de las Reivindicaciones 1-18, caracterizado porque la capa de elastómero

(3) tiene una pluralidad de elementos de separación de diferentes tipos o una pluralidad de unidades de elementos de separación de diferentes tipos (4, 105, 107, 115, 116) , que se distribuyen uniformemente en el componente de elastómero o una subunidad del componente de elastómero, donde estos elementos de separación o unidades de elementos de separación tienen por lo menos un conducto de distribución (10, 101) , que permite establecer en el componente distribuciones de presión y por tanto pretensados, de fuerza localmente diferente.

22. Componente de elastómero según una de las Reivindicaciones 1-21, caracterizado porque las capas de elastómero (3, 104) tienen diferente rigidez y/o coeficientes de expansión en la región de los elementos de separación o unidades de elementos de separación que están configurados de manera localmente diferente.

23. Configuración elastomérica para llevar a cabo movimientos artificiales, que comprende uno o más elementos de componentes de elastómero según una de las Reivindicaciones 19-22 que se encuentran funcionalmente conectados entre sí, y electrónica soportada por ordenador inteligente, que concretamente controlan las estructuras individuales en los elementos de separación de los elementos y aseguran una distribución de presión dinámica y por tanto expansión variable en las regiones localmente diferentes de la (s) capa (s) de elastómero pertinente (s) , de manera que se producen deformaciones dinámicas en la configuración elastomérica y puede llevarse a cabo un movimiento específico de elementos individuales de la configuración con la ayuda del control debido a la diferente compresión/descompresión del material de elastómero entre sí en la región de los elementos de separación abordados en cada caso.

24. Configuración elastomérica según la Reivindicación 23, caracterizada porque los elementos de elastómero individuales (3, 104) tienen una forma y diseño que estimula el movimiento específico deseado.

25. Configuración elastomérica según la Reivindicación 24, en forma de elemento de apriete o mano artificial.

26. Proceso para la producción de un componente de elastómero pretensado según una de las Reivindicaciones 1-22, que comprende las siguientes etapas:

(i) suministro de una capa de elastómero sólida (3, 104) como capa parcial del componente de elastómero completo en la forma y el tamaño deseados,

(ii) fijación de uno o más elementos de separación (4, 105, 107, 115, 116) a una superficie de la capa de elastómero proporcionada después de la etapa (i) , incluyendo por lo menos un conducto de suministro de presión estable (10, 101) en o sobre el elemento de separación, si es necesario con la ayuda de asistentes que simplifican la fijación y colocación de la capa de elastómero,

(iii) aplicación de una segunda capa de elastómero (3, 104) en forma de una composición de elastómero todavía no completamente curada o polimerizada a la dicha superficie de la primera capa de elastómero sólida que cuenta con elementos de separación, de manera que, después del curado o la polimerización de la composición de elastómero, esta última forma una unión fuerte con la primera capa de elastómero y de esta manera forma la capa de elastómero (3, 104) terminada, donde los elementos de separación introducidos no forman una unión con la composición de elastómero tras curarse la misma debido a las propiedades se sus materiales,

(iv) repetición de las etapas (ii) y (iii) en el caso en el que se desee una pluralidad de planos de elementos de separación en forma de una pluralidad de capas parciales en la capa de elastómero (3, 104) , y

(v) introducción del medio de presión a través del conducto de suministro (10, 101) bajo presión en la región entre el

elemento de separación y la capa de elastómero circundante o en el propio elemento de separación, en el que este 5 último se comprime y de esta manera el componente de elastómero recibe un pretensado.

27. Uso de un componente de elastómero según las Reivindicaciones 1-22 como casquillo de elastómero o muelle de capa elastomérica que cuenta con un pretensado variablemente ajustable.

28. Uso de un componente de elastómero según las Reivindicaciones 1-22 en turbinas eólicas.

29. Uso de una configuración de elastómero según la Reivindicación 23, 24 ó 25 para la generación de movimientos 10 artificiales y acciones causadas por los mismos .

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

La lista de referencias citadas por el solicitante es, únicamente, para conveniencia del lector. No forma parte del documento de patente europea. Si bien se ha tenido gran cuidado al compilar las referencias, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP declina toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patente citados en la descripción