BR102013013808B1 - Sistema de controle de fluido para uso em um veículo de trabalho e máquina de trabalho - Google Patents

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Abstract

sistema de controle de fluido para veículo de trabalho. um sistema de controle de fluido incluindo uma bomba de deslocamento variável tendo um controle de sistema de carga e configurada para operar em um modo de centro aberto. um controle de bomba é operável entre uma primeira disposição e uma segunda disposição. o controle de bomba recebe fluido pressurizado de uma primeira pressão de sensor de carga em comunicação fluida com a bomba e uma pressão de retorno de atuador em comunicação fluida com um atuador configurado para operar usando fluido pressurizado do sistema, o controle de bomba fornecendo uma pressão de controle de bomba para o sistema de controle de carga de bomba. quando o sistema está operando em um modo de reserva, a bomba opera em uma primeira condição de deslocamento minimizada. quando o sistema está em um modo de estol, a bomba opera em uma segunda condição de deslocamento minimizada.

Description

Campo da invenção
[001] A presente invenção se refere em geral ao campo de veículos de trabalho. Ela se refere mais particularmente a veículos de trabalho tendo um sistema de controle de fluido para manipular acessórios.
Antecedentes da invenção
[002] Com um foco em economia de combustível e aumentar pressões do sistema para obter níveis maiores de desempenho de máquina, existe uma tendência de que mais sistemas de fluidos ou hidráulicos utilizem uma bomba de deslocamento variável. A bomba de deslocamento variável é mais eficiente, e suas habilidades para “destroke”, isto é, operar em níveis de deslocamento e/ou pressão reduzidos, pode reduzir o consumo de combustível. Em uma tentativa de maximizar a eficiência, bombas de deslocamento mais variáveis operam em um modo de centro fechado, em que em geral, o sistema fornece pressão de fluido máxima para as válvulas de controle do sistema, independente de se as válvulas são atuadas ou não. As bombas variam sua taxa de fluxo, bombeando significantemente quantidades reduzidas de fluido pressurizado até que um operador atue uma válvula associada com um atuador hidráulico controlando um acessório, tal como associado coma operação de um veículo de trabalho, por exemplo, uma escavadeira ou retro- escavadeira. Um benefício de um sistema de centro fechado é que uma bomba hidráulica é reduzido em estol e também em condições de reserva, somente suprindo um fluxo de fluido pressurizado exigido sob demanda, o que reduz as perdas associadas com a operação do sistema. No entanto, operar no modo de centro fechado aumenta a complexidade do sistema, resultando em custos de operação aumentados.
[003] Bombas de deslocamento variáveis podem também ser usadas em um modo de operação de centro aberto, em que a bomba fornece um fluxo de fluido pressurizado contínuo ao sistema. Enquanto os sistemas que utilizam um modo de operação de centro aberto convencional são menos complexos e, portanto menos dispendiosos de operar comparado com operar em um modo de centro fechado, existem inconvenientes associados com um modo de operação de centro aberto convencional. Por exemplo, em uma condição de reserva, a bomba opera em uma condição de deslocamento máximo, resultando em eficiências de operação menores.
[004] Consequentemente, seria desejável operar de modo pouco dispendioso uma bomba em um modo de centro aberto que permitiria a bomba operar em uma condição de deslocamento reduzida ou minimizada em resposta ao sistema operando tanto no modo de reserva quanto mo modo de estol.
Sumário da invenção
[005] A presente invenção se refere a um sistema de controle de fluido incluindo uma bomba de deslocamento variável tendo um controle de sistema de carga e configurada para operar em um modo de centro aberto. Um controle de bomba é operável entre uma primeira disposição e uma segunda disposição, o controle de bomba recebendo fluido pressurizado de uma primeira pressão de sensor de carga em comunicação fluida com a bomba e uma pressão de retorno de atuador em comunicação fluida com um atuador configurado para operar usando fluido pressurizado do sistema. O controle de bomba fornece uma pressão de controle de bomba para o sistema de controle de carga de bomba. Quando o sistema está operando em um modo de reserva, o controle de bomba é impelido para a primeira disposição, a pressão de controle de bomba sendo insuficiente para superar a primeira pressão de sensor de carga aplicada no controle de sistema de carga de bomba, resultando na bomba operando em uma primeira condição de deslocamento minimizada. Quando o sistema está em um modo de estol, o controle de bomba é impelido para a segunda disposição, a pressão de controle de bomba sendo suficiente para superar a primeira pressão de sensor de carga aplicada no controle de sistema de carga de bomba, resultando na bomba operando em uma segunda condição de deslocamento minimizada.
[006] A presente invenção ainda se refere a uma máquina de trabalho incluindo uma bomba de deslocamento variável tendo um controle de sistema de carga e configurado para operar em um modo de centro aberto. Um controle de bomba é operável entre uma primeira disposição e uma segunda disposição, o controle de bomba recebendo fluido pressurizado de uma primeira pressão de sensor de carga em comunicação fluida com a bomba e uma pressão de retorno de atuador em comunicação fluida com um atuador configurado para operar usando fluido pressurizado do sistema. O controle de bomba fornece uma pressão de controle de bomba seletiva para o controle de sistema de carga de bomba. Quando o sistema está operando em um modo de reserva, o controle de bomba é impelido para a primeira disposição, a pressão de controle de bomba sendo insuficiente para superar a primeira pressão de sensor de carga aplicada ao controle de sistema de carga de bomba, resultando na bomba operando em uma primeira condição de deslocamento minimizada. Quando o sistema está em um modo de estol, o controle de bomba é impelido para a segunda disposição, a pressão de controle de bomba sendo suficiente para superar a primeira pressão de sensor de carga aplicada no controle de sistema de carga de bomba, resultando na bomba operando em uma segunda condição de deslocamento minimizada.
[007] Ema vantagem da presente invenção é a capacidade de operar de modo pouco dispendioso uma bomba em um modo de centro aberto, em que a bomba pode operar em uma condição de deslocamento reduzida ou minimizada enquanto o sistema opera tanto no modo de reserva quanto em um modo de estol.
[008] Outros aspectos e vantagens da presente invenção será evidente a partir da descrição mais detalhada seguinte da modalidade preferida, tomada em conjunto com os desenhos anexos que ilustram, por meio de exemplo, os princípios da invenção.
Breve descrição dos desenhos
[009] A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade de uma máquina de trabalho da presente invenção.
[010] As Figuras 2-5 mostram esquemas de um sistema de controle de fluido da presente invenção.
[011] Sempre que possível, os mesmos números de referência serão usados por todos os desenhos para se referir as mesmas partes ou similares.
Descrição detalhada da invenção
[012] Referindo-se aos desenhos para uma descrição de uma máquina de trabalhar a terra 10 que emprega a presente invenção, a Figura 1 mostra uma lança 14 em uma posição abaixada. A lança 14 pivota em torno de um ajunta pivô 34 e eixo pivô coincidente de uma armação 20 e é controlada por extensão/contração de um atuador ou êmbolo de fluido 22 conectado entre juntas pivôs 28, 30. Similarmente, um braço 16, frequentemente referido como um mergulhador, pivota em torno da junta pivô 32 da lança 14 e é controlado por extensão/contração de um atuador ou êmbolo de fluido 24 conectado entre as juntas pivô 36, 38. Em adição, o implemento ou fixação 18, tal como uma caçamba , é pivotantemente conectado no braço 16 e é controlado por extensão/contração de um atuador ou êmbolo de fluido 26 conectado entre a junta pivô 40 e ligações interconectadas 42. Uma escavadeira 12 compreende a combinação de lança 14, braço 16, implemento 18 e conexões pivotantes entre os mesmos.
[013] As Figuras 2-4 mostram modos de operação de reserva, trabalho e estol associados com um sistema de controle de fluido 50. O sistema de controle de fluido 50 inclui uma bomba de deslocamento variável 52 tendo um controle de sistema de carga 54, com bomba 52 sendo configurada para operar em um modo de centro aberto. O sistema de controle fluido 50 ainda inclui um controle de bomba 56 tendo uma primeira disposição 58 e uma segunda disposição 60 como será discutido em detalhe adicional abaixo. Como mostrado na modalidade exemplar de sistema de controle de fluido 50, êmbolos de fluido 22, 26 podem estar associados com uma máquina de trabalho 10 tal como uma escavadeira ou retroescavadeira. Êmbolos de fluido 22, 26 são controlados por válvulas de controle de operador respectivos 44, 46, com a válvula de controle 44 sendo contidos dentro da montage de válvula de controle de operador 45.
[014] Como mostrado adicionalmente na Figura 2, sistema de controle de fluido 50 está operando em um modo de reserva. Uma primeira pressão de sensor de carga é gerada pela bomba 52 dentro de uma linha 78 que bifurca e é fornecida para o controle de bomba 56 e válvula de controle de operador 44 da montagem de válvula de controle de operador 45. Em modo de reserva, a primeira pressão de sensor de carga que flui dentro da linha 78 flui através da válvula de controle de operador 44 da montagem de válvula de controle de operador 45, para alinha 92, que então flui através da válvula de controle de operador 46 para a linha 94 que encontra um primeiro dispositivo de restrição de fluxo 64. Em uma modalidade, o primeiro dispositivo de restrição de fluxo 64 é configurado para permitir o fluxo de fluido através do mesmo a uma pressão maior que uma pressão exigida para fluir através de um segundo dispositivo de restrição de fluxo 66, a pressão exigida para fluir através do segundo dispositivo de restrição de piso 66 similarmente sendo maior que uma pressão exigida para fluir através de um terceiro dispositivo de restrição de fluxo 68 associado com controle de bomba 56. Ao encontrar o primeiro dispositivo de restrição de fluxo 64 em modo de reserva, a primeira pressão de sensor de carga contido dentro da linha 94 é configurada para fluir através do primeiro dispositivo de restrição de fluxo 64, e então para a linha 96 que está em comunicação fluida com reservatório 62. Como ainda mostrado na Figura 2 em modo de reserva, com o fluido pressurizado sendo bloqueado por válvulas de controle respectivas 44, 46 de ativar os atuadores 22, 26, uma pressão de retorno de atua- dor contida dentro da linha 86 é baixa. Isto é, a pressão de retorno de atuador, que é associada com a pressão de retorno de atuadores respectivos 22, 26 que são inativos durante o modo de reserva, é menor que uma magnitude de pressão exigida para superar o segundo dispositivo de restrição de fluxo 66 ou atuar a válvula de controle de bomba 70 para longe de uma segunda posição 74. Com a válvula de controle de bomba 70 em segunda posição 74, a primeira pressão de sensor de carga contida na linha 78 é bloqueada pela válvula de controle de bomba 70. Con- sequentemente, a magnitude de pressão de controle de bomba contida na linha 88 e em comunicação fluida com o controle de sistema de carga 54 e com um reservatório 62 por meio da linha 90, é insuficiente para superar a posição da válvula de controle 102 associada com o controle de sistema de carga 54. Como um resultado adicional, a primeira pressão de sensor de carga contida na linha 98, que é substancialmente a mesma pressão que a primeira pressão de sensor de carga contida na linha 78, é insuficiente para superar a posição da válvula de controle 104 associada com o controle de sistema de carga 54. A primeira pressão de sensor de carga contida na linha 98 flui através das válvulas de controle 102, 104 associadas com o controle de sistema de carga 54 e na linha 99, atuando um pistão de controle 100 associado com a bomba 52. Como um resultado, com as pressões associadas com o pistão de controle 100 associadas com a bomba 52 e a bomba sendo substancialmente igual, a mola no pistão de controle se estenderia, resultando na bomba operando em uma condição de deslocamento minimizada, isto é, a bomba sendo reduzida.
[015] A Figura 3 mostra um modo de trabalho para sistema de controle de fluido 50, e que, por exemplo, um operador exige fluido pressurizado ao atuador 22 ativando a posição de carretel associada com a válvula de controle de operador 44. Como um resultado, a primeira pressão de sensor de carga contida na linha 78 como gerada pela bomba 52 passa através da válvula de controle de operador 44 da montagem de válvula de controle de operador 45, então através da linha 82 para fornecer o fluido pressurizado no atuador 22 a fim de atuar a fixação operada por fluido associada. A pressão de retorno do atuador 22 contido na linha 84 entra no elemento de montagem de válvula de controle de operador 45, e sai da montagem de válvula de controle de operador 45 na linha 86, e é identificado como pressão de retorno de atuador. A pressão de retorno de atuador contida na linha 86 passa através de um primeiro dispositivo de controle de direção de fluxo opcional 76 e é regulado em paralelo por um terceiro dispositivo de restrição de fluxo 68 que está em comunicação fluida com o reservatório 62 por meio da linha 90. No modo de trabalho, a magnitude da pressão de retorno de atuador é suficiente para atuar a válvula de controle de bomba 70 a partir da segunda posição 74 (Figura 2) para a primeira posição 72, permitindo que a primeira pressão de sensor de carga contida na linha 78 passe através da válvula de controle de bomba 70. Como resultado, a pressão de controle de bomba contida na linha 88 é substancialmente a mesma pressão que a primeira pressão de sensor de carga contida na linha 78. Como mostrado ainda na Figura 3 em modo de trabalho, com a válvula de controle de bomba 70 na primeira posição 72, a magnitude de pressão de controle de bomba na linha 88 que está em comunicação fluida com o controle de sistema de carga 54 é suficiente para superar a válvula de controle 102 associada com o controle de sistema de carga 54 para mover a carretel da válvula de controle 102 em uma direção de atuação de carretel 103. Como um resultado adicional, a primeira pressão de sensor de carga contida na linha 98, que é substancialmente a mesma pressão que a primeira pressão de sensor de carga como contida na linha 78, é insuficiente superar as posições dos carretéis de válvulas de controle 102, 104 associadas com o controle de sistema de carga 54, com a primeira pressão de sensor de carga sendo bloqueada pelos carretéis de válvulas de controle 102, 104 do controle de sistema de carga 54 de atingir a linha 99 que está em comunicação fluida com o pistão de controle 100, o fluido pressurizado associado com a redução do deslocamento operacional de bomba 52 para ser ventilado para o reservatório 61. Estabelecido de outra maneira, o deslocamento de bomba 52 é permitido ser stroked, ou impelido para uma posição de bombeamento de deslocamento aumentada.
[016] A Figura 4 mostra um modo de estol para o sistema de controle de fluido 50, em que, por exemplo, um operador requer fluido pressurizado para o atua- dor 22 ativando a posição de carretel associada com a válvula de controle de operador 44. Como resultado, a primeira pressão de sensor de carga na linha 78 quando gerada pela bomba 52, que corresponde com uma pressão de bomba máxima, passa através da válvula de controle de operador 44 da montagem de válvula de controle de operador 45, então através da linha 82 para fornecer o fluido pressu- rizado para o atuador 22 a fim de tentar atuar a fixação operada por fluido associada. A pressão de retorno do atuador 22 contido na linha 84 entra no elemento de montagem de válvula de controle de operador 45, e sai da montagem de válvula de controle de operador 45 na linha 86, e é identificado como pressão de retorno de atuador. A pressão de retorno de atuador contida na linha 86 passa através de um primeiro dispositivo de controle de direção de fluxo opcional 76 e é regulado em paralelo por um terceiro dispositivo de restrição de fluxo 68 que está em comunicação fluida com o reservatório 62 por meio da linha 90. Em modo de estol, a magnitude da pressão de retorno de atuador é suficiente para atuar a válvula de controle de bomba 70da segunda posição 74 (Figura 2) para a primeira posição 72, permitindo que a primeira pressão de sensor de carga contida na linha 78 passe através da válvula de controle de bomba 70. Como resultado, a pressão de controle de bomba contida na linha 88 é substancialmente a mesma pressão que a primeira pressão de sensor de carga na linha 88 é substancialmente a mesma que a primeira pressão de sensor de carga contida na linha 78. Como ainda mostrado na Figura 4 em modo estol, com a válvula de controle de bomba 70 na primeira posição 72, a magnitude da pressão de controle de bomba contida na linha 88 que está em comunicação fluida com o controle de sistema de carga 54 é suficiente para superar a posição de válvula de controle 102 associada com o controle de sistema de carga 54. Isto é, o carretel da válvula de controle 102 é atuado em direção de atuação de car-retel 103. Como um resultado adicional, a primeira pressão de sensor de carga contida na linha 98, que é substancialmente a mesma pressão que a primeira pressão de sensor de carga como contida na linha 78 e o controle de sistema de carga 54 é suficiente para superar a posição da válvula de controle 104 associada com o controle de sistema de carga 54. Isto é, o carretel da válvula de controle 104 é atuado em direção de atuação de carretel 105. Como um resultado adicional, a primeira pressão de sensor de carga, que em um modo de estol está na pressão de bomba máxima, está contida na linha 98 e flui através da válvula de controle 104 do controle de sistema de carga 54, e está em comunicação fluida com a linha 99 que está em comunicação fluida com o pistão de controle 100. Adicionalmente, o carretel da válvula de controle 104 está também em comunicação fluida com a linha 101, permitindo o fluido pressurizado associado com o controle da saída de pressão da bomba 52 a ser ventilada para o reservatório 61. Na medida em que os níveis de pressão da primeira pressão de sensor de carga e pistão de controle 100 são substancialmente iguais no modo de estol, a bomba deve meramente manter a pressão de saída de bomba máxima. Dito de outra maneira, o deslocamento da bomba 52 é permitido ser reduzido, ou impelida para uma posição de bombeamen- to de pressão máxima tendo um baixo deslocamento.
[017] Deve ser entendido que mesmo quando uma bomba está completamente reduzida, a bomba ainda distribui um fluxo mínimo de fluido pressurizado. Na eventualidade em que a demanda por fluido pressurizado é menor que o fluxo mínimo da bomba, a magnitude de pressão de fluido continuaria a aumentar. Para impedir o excesso de pressurização de fluido no sistema, uma válvula de alívio 80 é colocada em comunicação fluida com a linha 78, tal que em resposta a uma condição de excesso de pressurização em linha 78, a válvula de alívio 80 é atuada a fim de ventilar o fluido pressurizado em excesso para o reservatório 81.
[018] Em uma disposição alternativa do modo de estol, no lugar de válvulas de controle 102, 104 do controle de sistema de carga 54 da bomba 52, a pressão de controle de bomba fornecida por meio da linha 88 em combinação com uma linha de bomba direta, similar à linha 98, exceto com a adição de um dispositivo de restrição de fluxo, tal como similar ao terceiro dispositivo de restrição de fluxo 68 em combinação com uma válvula de alívio de detecção de carga convencional, a fim de controlar a condição de estol da bomba.
[019] Em adição, força além da capacidade, fornecer prioridade de válvula de controle para uso com várias válvulas de controle como é bem conhecido, pode ser incorporado no sistema.
[020] Deve ser entendido que o sistema de controle da presente descrição pode ser usado com fixações auxiliares unidirecionais 106, tal como mostrado na Figura 5, em que as fixações auxiliares unidirecionais 106, tal como um martelo, recebe fluido pressurizado da linha 78 como previamente discutido. A pressão de retorno das fixações auxiliares unidirecionais 106 está contida na linha 108 e conectada no controle de bomba 56, também como discutido previamente.
[021] Enquanto a invenção foi descrita com referência a uma modalidade preferida, será entendido por aqueles versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos, sem se afastar do escopo da invenção. Em adição, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação particular ou material para os ensinamentos da invenção sem se afastar do escopo essencial da mesma. Portanto, é pretendido que a invenção não seja limitada à modalidade particular descrita como o melhor modo considerado para realizar esta invenção, mas que a invenção incluirá todas as modalidades que se encontram dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims (11)

1. Sistema de controle de fluido (50) para uso em um veículo de trabalho compreendendo: uma bomba de deslocamento variável (52) tendo um controle de sistema de carga (54) e configurada para operar em um modo de centro aberto; e CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema (50) ainda compreende: um controle de bomba (56) operável entre uma primeira disposição (58) e uma segunda disposição (60), o controle de bomba (56) recebendo fluido pressurizado a partir de uma primeira pressão de sensor de carga em comunicação fluida com a bomba (52) e uma pressão de retorno de atuador em comunicação fluida com um atuador (22, 26) configurado para operar usando fluido pressurizado do sistema (50), o controle de bomba (56) fornecendo uma pressão de controle de bomba seletiva para o controle de sistema de carga de bomba (54); em que quando o sistema (50) está operando em um modo de reserva, o controle de bomba (56) é impelido para a primeira disposição (58), a pressão de controle de bomba sendo insuficiente para superar a primeira pressão de sensor de carga aplicada no controle de sistema de carga de bomba (54), resultando na bomba (52) operando em uma primeira condição de deslocamento minimizada; em que quando o sistema (50) está em um modo de estol, o controle de bomba (56) é impelido para a segunda disposição (60), a pressão de controle de bomba sendo suficiente para superar a primeira pressão de sensor de carga aplicada no controle de sistema de carga de bomba (54), resultando na bomba (52) operando em uma segunda condição de deslocamento minimizada.
2. Sistema (50), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que no modo de reserva, a pressão de controle de bomba é ventilada para um reservatório (62).
3. Sistema (50), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema (50) inclui um primeiro dispositivo de restrição de fluxo (64) em comunicação com a primeira pressão de sensor de carga em modo de re- serva, o primeiro dispositivo de restrição de fluxo (64) configurado para permitir uma taxa de fluxo predeterminada no modo de reserva e corresponder com a primeira condição de deslocamento minimizado da bomba (52).
4. Sistema (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que no modo de estol, a pressão de retorno de atu- ador impele o controle de bomba (52) para a segunda disposição (60).
5. Sistema (50), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema (50) inclui um segundo dispositivo de restrição de fluxo (66) em comunicação fluida com a segunda pressão de sensor de carga, o segundo dispositivo de restrição de fluxo (66) permitindo o fluxo de fluido a uma pressão menor que o primeiro dispositivo de restrição de fluxo (64).
6. Sistema (50), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o controle de bomba (56) inclui um terceiro dispositivo de restrição de fluxo (68) e uma válvula de controle de bomba (70).
7. Sistema (50), de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvula de controle de bomba (70) é configurada para operar entre uma primeira posição (72) em resposta ao controle de bomba (56) operando na primeira disposição (58), e uma segunda posição (74) em resposta ao controle de bomba (56) operando na segunda disposição (60).
8. Sistema (50), de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que quando o controle de bomba (56) opera na segunda disposição (60), a válvula de controle de bomba (70) fica em comunicação fluida com a segunda pressão de sensor de carga.
9. Sistema (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o controle de bomba (56) inclui um primeiro dispositivo de controle de direção de fluxo (76).
10. Sistema (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que uma válvula de alívio (80) está em comunicação fluida com a bomba (52) para impedir a sobrepressurização de fluido no sistema (50).
11. Máquina de trabalho (10), CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um sistema de controle de fluido (50) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
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