¿Qué son los fuelles tipo voladizo?

Los fuelles tipo voladizo son componentes especializados que se utilizan para compensar los cambios dimensionales provocados por fluctuaciones de temperatura o fuerzas mecánicas en diversas aplicaciones industriales. Sin embargo, seleccionar el tipo de fuelle adecuado para una aplicación determinada puede resultar complicado debido a la amplia gama de diseños, materiales y características de rendimiento disponibles.

En este artículo, ofreceremos una descripción general completa de los fuelles tipo voladizo, incluidos su diseño, construcción, ventajas, desventajas y aplicaciones típicas. También compararemos los fuelles tipo voladizo con otros tipos de fuelles comunes para ayudarlo a tomar una decisión informada al especificar estos componentes críticos para sus proyectos.

¿Qué son los fuelles tipo voladizo?

Los fuelles tipo voladizo son un tipo especializado de diseño de fuelle que se caracteriza por su construcción y geometría únicas. Consisten en múltiples diafragmas o placas convolutas anidadas unidas a un carrete o anillo central común. Los bordes exteriores de estos diafragmas están soldados a los carretes de los extremos en un patrón descentrado o escalonado, similar a una disposición de resorte en voladizo.

Este diseño de voladizo distintivo permite una deflexión axial y un desplazamiento lateral significativos, manteniendo al mismo tiempo un alto grado de rigidez en la dirección radial. Las placas corrugadas actúan como resortes de voladizo, flexionándose y deformándose para adaptarse al movimiento a lo largo del eje del fuelle. Este comportamiento similar al de un resorte permite que los fuelles de voladizo absorban las vibraciones de manera eficaz, compensen las desalineaciones y se adapten a la expansión o contracción térmica en los sistemas de tuberías.

Diseño y construcción de fuelles tipo voladizo

1. Diafragmas o placas:Los fuelles voladizos se construyen utilizando múltiples diafragmas o placas metálicas delgadas y enroscadas.
2. Carrete o anillo central:Los diafragmas están unidos a un carrete o anillo central, que sirve como núcleo del conjunto de fuelles. También actúa como punto de montaje para conectar los fuelles a otros componentes del sistema de tuberías.
3. Carretes finales:Los bordes exteriores de los diafragmas están soldados a los carretes de los extremos en un patrón descentrado o escalonado. Los carretes de los extremos suelen estar diseñados con bridas u otros elementos de conexión para facilitar la integración con el sistema de tuberías.

Ventajas de los fuelles tipo voladizo

1. Alta flexibilidad lateral:La estructura de hojas en voladizo permite un movimiento lateral y una angulación significativos.
2. Diseño compactoLos fuelles voladizos cuentan con un diseño que ahorra espacio y les permite usarse en aplicaciones con espacio de instalación limitado.
3. Baja tasa de resorte:Las delgadas hojas en voladizo proporcionan una tasa de resorte muy baja, lo que significa que los fuelles en voladizo ejercen una fuerza y resistencia mínimas cuando se comprimen o extienden.
4. Construcción duradera:Los fuelles en voladizo suelen estar fabricados con acero inoxidable de alta resistencia. La construcción totalmente metálica soldada proporciona una excelente durabilidad, resistencia a la corrosión y la capacidad de soportar altas temperaturas y presiones.

Desventajas de los fuelles tipo voladizo

1. Capacidad de presión limitada:Debido a las delgadas hojas en voladizo, estos fuelles tienen una clasificación de presión más baja en comparación con otros tipos, como los fuelles formados o soldados por los bordes. Intentar usarlos a presiones más altas puede provocar que las hojas se deformen.
2. Rigidez axial reducida:La alta flexibilidad lateral de los fuelles en voladizo se produce a costa de una rigidez axial reducida. Tienen una resistencia menor a las cargas de compresión en comparación con otros tipos de fuelles más rígidos.
3. Tamaño más grande:Aunque son muy compactos en la dirección axial, los fuelles en voladizo requieren más espacio radial para adaptarse a la flexión lateral de las hojas. El diámetro total de un fuelle en voladizo será mayor en relación con su carrera en comparación con otros tipos.
4. Costo más alto:La geometría compleja de las hojas voladizas individuales a menudo hace que estos fuelles sean más costosos de fabricar en comparación con diseños más simples formados o soldados.
5. Sensibilidad a partículas sólidas:Los pequeños espacios entre las hojas deslizantes pueden atrapar partículas sólidas, provocando abrasión y desgaste.

Aplicaciones de los fuelles tipo voladizo

1. Conectores de escapeLos fuelles en voladizo se utilizan comúnmente como conectores de escape flexibles y juntas de expansión en los sistemas de escape de motores. Permiten el movimiento relativo entre los componentes del escape mientras mantienen un sello a prueba de fugas, lo que permite la expansión térmica y la vibración.
2. Sellos mecánicos:En equipos rotativos como bombas, mezcladores y compresores, los fuelles en voladizo sirven como elementos de sellado no rotativos en conjuntos de sellos mecánicos. Los fuelles mantienen un sello flexible alrededor del eje rotativo, lo que permite adaptarse a la desalineación del eje y al movimiento axial.
3. Sellos de vástago de válvula:Los fuelles en voladizo se utilizan como sellos de vástago en válvulas de alto rendimiento para proporcionar un sello confiable y flexible alrededor del vástago móvil de la válvula. Los fuelles mantienen la integridad del sellado a pesar de las cargas laterales o la desalineación, lo que garantiza un cierre hermético.
4. Aeroespacial:En aeronaves y naves espaciales, los fuelles en voladizo se utilizan en conductos flexibles, juntas de expansión térmica y sellos mecánicos. Su capacidad para permitir el movimiento y absorber vibraciones en una envoltura compacta es beneficiosa en estas aplicaciones sensibles al peso.
5. Dispositivos médicos:La biocompatibilidad y flexibilidad de los fuelles en voladizo de acero inoxidable los hacen adecuados para aplicaciones en dispositivos médicos. Se utilizan en endoscopios, instrumentos quirúrgicos y dispositivos implantables para permitir una articulación precisa y el sellado de fluidos y gases.
6. Fabricación de semiconductores:En los equipos de fabricación de semiconductores, los fuelles en voladizo se utilizan como sellos dinámicos en la manipulación de obleas y en los conductos de alimentación de cámaras de vacío. Mantienen la integridad del vacío o del gas de proceso y, al mismo tiempo, permiten el movimiento y el ajuste necesarios.
7. Robótica:Los fuelles en voladizo sirven como juntas flexibles y elementos de sellado dinámico en brazos robóticos y dispositivos de manipulación. Permiten una articulación suave y un movimiento rotatorio en conjuntos robóticos compactos, al tiempo que protegen los componentes internos.
8. Instrumentos de precisión:En dispositivos ópticos, sensores e instrumentos de metrología, los fuelles en voladizo proporcionan un sellado y un movimiento precisos para el ajuste del enfoque, los mecanismos de zoom y las plataformas de posicionamiento de muestras. Su flexión sin fricción y su baja histéresis contribuyen a una alta precisión.

Comparación con otros tipos de fuelles