DISEÑO DE CILINDRO-PISTÓN A GAS.

Dispositivo cilindro-pistón a gas (10) que comprende un cuerpo (1) como estructura,

y un vástago-pistón (2) que se desplaza en el interior del citado cuerpo (1), estando el interior del cuerpo (1) ocupado por un gas compresible, comprendiendo el dispositivo (10) además un casquillo (20) entre el cuerpo (1) y el vástago-pistón (2), tal que el citado casquillo (20) comprende una zona deformable (40) la cual contiene a su vez una junta tórica (3) de unión que une a estanqueidad el casquillo (20) con la cara interna del cuerpo (1), estando dicha zona deformable (40) diseñada de manera que, al deformarse, hace que la junta tórica (3) deje de ser estanca en la unión del casquillo (20) con la cara interna del cuerpo (1).

DISEÑO DE CILINDRO-PISTÓN A GAS

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al diseño de un dispositivo cilindropistón a gas que evita incidentes en el caso de sobre-velocidad en expansión del pistón.

ANTECEDENTES

Los dispositivos compresores a gas son máquinas de fluido constituidas para aumentar la presión y desplazar ciertos tipos de fluidos llamados compresibles, tal como gases y vapores, mediante un intercambio de energía entre la máquina y el fluido.

El fluido de trabajo de estos compresores es un fluido compresible, que sufre un cambio importante en su densidad y, generalmente, también en su temperatura. Estos dispositivos son ampliamente utilizados en la actualidad en diversos campos de la ingeniería, existiendo diversos tipos en base a su funcionamiento y constitución. Los compresores con funcionamiento axial, que emplean vástago y pistón con desplazamiento axial, se conocen también como dispositivos cilindro-pistón.

Los dispositivos cilindro-pistón citados comprenden un cuerpo, un vástago-pistón y un tope mecánico (casquillo) que une vástago y cuerpo y que marca el final de carrera del vástago-pistón, tal que el citado vástago-pistón se desplaza en el interior de una cámara de gas, comprendiendo esta cámara un cilindro que actúa como carcasa (cuerpo) y que guía el desplazamiento del mencionado vástago-pistón. El movimiento del vástago-pistón en el cilindro, hace que el gas del interior se comprima. Dicho gas comprimido, una vez que se libera, desprende energía que se intercambia con la máquina de fluido.

Dispositivos de este tipo se emplean en sistemas en los que se requiera una potencia media, tales como en sistemas de troquelería y de estampación.

En los dispositivos mencionados cilindro-pistón existe el problema de sobre-velocidad de expansión del pistón en el interior del cilindro, en concreto sobrepasándose la velocidad máxima permitida de expansión del vástagopistón en el interior del cilindro. En estos casos, en los cuales se supera la velocidad máxima permitida de expansión, puede ocurrir que se rompa el tope mecánico del vástago-pistón (casquillo) que une vástago y cuerpo y que marca el final de carrera del vástago-pistón, al impactarse a gran velocidad contra el mismo. Por este motivo, el pistón se puede desprender accidentalmente del vástago, quedando así el vástago libre para acelerarse y salir del cilindro a gran velocidad, provocando daños muy serios. Este exceso de velocidad puede ser ocasionado por una alta velocidad de trabajo repetitiva de la máquina en que está dispuesto el dispositivo, o bien debido a una liberación súbita accidental de dicho dispositivo.

Se conoce del documento ES 2177244 el diseño modificado de un dispositivo de gas a presión encaminado a reducir la velocidad del vástago de pistón. Dicho dispositivo comprende, en la parte interna de la estructura del cilindro, unos medios rompibles adicionales que evitan la expulsión del vástago, absorbiendo energía cinética de dicho vástago y provocando así su detención. Estos medios rompibles adicionales comprenden una falda y una cabeza con una zona de rotura. En el caso de que exista rotura, se modifica la forma de la junta de cierre a estanqueidad del dispositivo a gas, produciéndose una fuga de gas como indicación visual de fallo, además de producirse disipación de energía cinética. El problema que presentan este tipo de soluciones es que, para asegurar el efecto deseado, es decir, que se realice la rotura de las zonas programadas para tal fin, se deben añadir a los procesos de producción unos tratamientos térmicos específicos adecuados, que complican el proceso y hacen que éste tenga un coste más elevado.

El documento ES 2244819 presenta un diseño de un dispositivo de pistón-cilindro acumulador de energía, en el cual se realiza la descarga de

sobre-presión mediante la deformación controlada de una zona exterior de la carcasa en la que se mueve el pistón, de tal forma que esta deformación hace que elementos de sellado interiores dejen de hacer contacto con la cara interior de la carcasa, produciéndose de este modo la salida del exceso de presión necesaria. El problema que presentan soluciones de este tipo es que precisan del cambio de estructura exterior de elementos del dispositivo para poder eliminar el exceso de presión, lo cual conlleva posibles errores en el funcionamiento y un diseño del dispositivo más complejo y costoso.

La presente invención pretende resolver las desventajas e inconvenientes anteriormente mencionados.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Así, la presente invención proporciona un dispositivo cilindro-pistón a gas que evita incidentes en caso de sobre-velocidades del vástago-pistón. El dispositivo cilindro-pistón de la invención comprende un cilindro (cuerpo) que actúa como carcasa exterior, en cuyo interior se desplaza axialmente un vástago-pistón. Entre la cara interior del cuerpo y la cara exterior del pistón, el dispositivo cilindro-pistón comprende además un casquillo, tal que dicho casquillo se une a estanqueidad con la cara interna del cilindro mediante al menos una junta tórica de unión casquillo-cuerpo. Además, el citado casquillo se une a estanqueidad con la cara externa del vástago-pistón mediante una junta dinámica de cierre casquillo-vástago.

El citado cilindro-pistón comprende a su vez un cuerpo, un vástagopistón y un casquillo que une el vástago y el cuerpo y que marca el final de carrera del pistón en el interior del cilindro. El mencionado cilindro-pistón confina en su interior un gas compresible, de tal manera que, cuando el vástago-pistón se mueve en el dispositivo, disminuyendo el volumen que ocupa dicho gas en el cilindro, el gas es comprimido.

El dispositivo de la invención ofrece una solución a los problemas derivados de una sobre-velocidad del vástago-pistón dentro del cilindro en el que se desplaza.

Así, el dispositivo de cilindro-pistón a gas de la invención está diseñado de tal forma que el casquillo fijo comprende una zona de deformación programada o zona deformable específica tal que, en caso de sobre-velocidad en expansión del vástago-pistón en el interior del cilindro, se deforma la mencionada zona de deformación programada del casquillo, haciendo que al menos una de las juntas tóricas de unión casquillo-cuerpo deje de ejercer presión contra la pared interior del cuerpo, permitiéndose de este modo que se escape gas al exterior, eliminándose así la presión en el interior del dispositivo y eliminando así la posibilidad de rotura del pistón del vástago, evitando consecuentemente que éste salga despedido hacia el exterior.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Los siguientes objetos y muchas de las ventajas de esta invención se apreciarán más fácilmente a medida que la anterior se comprenda mejor en referencia a la descripción detallada que sigue tomada junto con las figuras que se acompañan, en las cuales:

La Figura 1 muestra una vista en sección del dispositivo cilindro-pistón a gas de la invención.

La Figura 2a y 2b muestran una vista en sección del dispositivo cilindropistón a gas de la invención, así como una vista en detalle de dicha sección, mostrando el funcionamiento en caso de sobre-velocidad del pistón.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El dispositivo cilindro-pistón a gas 10 de la invención comprende, tal y como se muestra en una vista seccionada en la Figura 1, una estructura o carcasa, cuerpo 1 en cuyo interior se desplaza axialmente un vástago-pistón 2, estando el interior de dicho cuerpo 1 ocupado por un gas compresible. Entre la cara interior del cuerpo 1 y la cara exterior del vástago-pistón 2, el dispositivo 10 comprende además un casquillo 20, no desplazable, tal que dicho casquillo 20 se une a estanqueidad con la cara interna del cuerpo 1 mediante al menos una junta tórica 3 de unión casquillo-cuerpo. Además, el citado casquillo 20 se une a estanqueidad con la cara externa del vástago-pistón 2 mediante una junta dinámica de cierre 4 casquillo-vástago.

El citado vástago-pistón 2 comprende a su vez un pistón 21 y un vástago 22.

El dispositivo 10 de cilindro-pistón a gas de la invención está diseñado de tal forma que el casquillo 20 comprende una zona 40 de deformación programada o zona deformable específica alrededor de la al menos una junta tórica 3 de unión casquillo-cuerpo tal que, en caso de sobre-velocidad en expansión del vástago-pistón 2 en el interior del cuerpo 1, se deforma la mencionada zona de deformación programada 40 del casquillo 20, haciendo que al menos una de las juntas tóricas 3 de unión casquillo 20 y cuerpo 1 deje de ejercer presión...

1. Dispositivo cilindro-pistón a gas (10) que comprende un cuerpo (1) como estructura, y un vástago-pistón (2) que se desplaza en el interior del 5 citado cuerpo (1) , estando el interior del cuerpo (1) ocupado por un gas compresible, caracterizado porque el dispositivo (10) comprende además un casquillo (20) entre el cuerpo (1) y el vástago-pistón (2) , tal que el citado casquillo (20) comprende una zona deformable (40) la cual contiene a su vez una junta tórica (3) de unión que une a estanqueidad el casquillo (20) con la cara interna del cuerpo (1) , estando dicha zona deformable (40) diseñada de manera que, al deformarse, hace que la junta tórica (3) deje de ser estanca en la unión del casquillo (20) con la cara interna del cuerpo (1) .

2. Dispositivo cilindro-pistón a gas (10) según la reivindicación 1, en el

la mencionada zona (40) deformable se realiza actuando sobre el diseño del casquillo (20) y su espesor, situando la zona de impacto del vástago-pistón (2) en un lugar determinado, de tal manera que en caso de exceso de velocidad en expansión del vástago-pistón (2) , la zona deformable (40) se deforme hacia el interior del dispositivo cilindro-pistón a gas (10) sin llegar a romper.