BR102021005509A2

BR102021005509A2 - Sistema hidráulico

Info

Publication number: BR102021005509A2
Application number: BR102021005509-0A
Authority: BR
Inventors: Kyle Scott Abell; Mark Orton Goodwin
Original assignee: J.C. Bamford Excavators Limited
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2021-10-05
Also published as: EP3910115A2; KR20210119323A; GB2593488B; GB202004260D0; US11466434B2; EP3910115A3; GB2593488A; JP2021152408A; US20210301499A1

Abstract

sistema hidráulico. um sistema hidráulico para uma máquina de trabalho, o sistema hidráulico compreendendo: um reservatório de fluido hidráulico; um atuador de lança tendo uma câmara ascendente e uma câmara descendente; uma primeira bomba; uma primeira válvula de controle direcional que compreende um primeiro estado ascendente configurado para mover a lança na direção ascendente, um estado descendente configurado para mover o atuador de lança na direção descendente e um primeiro estado neutro; uma segunda bomba; uma segunda válvula de controle direcional que compreende um segundo estado ascendente configurado para mover o atuador de lança na direção ascendente e um segundo estado neutro; em que a segunda válvula de controle direcional compreende ainda um estado de flutuação configurado para conectar pelo menos uma das câmaras ascendente e descendente ao reservatório hidráulico para permitir que a lança se mova livremente nas direções descendente e/ou descendente.

Description

SISTEMA HIDRÁULICO

CAMPO DE INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a uma máquina de trabalho, um sistema hidráulico para uma máquina de trabalho, e um método de operação de um sistema hidráulico para uma máquina de trabalho.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Vários tipos de máquinas de trabalho são conhecidos para operações de movimentação de solo (por exemplo, abertura de valas, classificação e carregamento) e manuseio de materiais (por exemplo, depósito de agregados em valas, levantamento de materiais e colocação em uma plataforma elevada). As escavadeiras giratórias são um exemplo de tal máquina de trabalho, a qual inclui uma pá em uma extremidade e um braço de trabalho na outra extremidade.

[0003] O arranjo do braço de trabalho é usado para manipular um acessório, como uma caçamba, para realizar operações de trabalho dos tipos listados acima. Um motor principal aciona uma bomba hidráulica, a fim de fornecer fluido hidráulico para operar atuadores hidráulicos para controlar uma função da máquina de trabalho, como levantar uma lança do arranjo do braço de trabalho. Esses atuadores hidráulicos normalmente têm um corpo que define um furo, uma haste que se estende através do corpo e um pistão conectado à haste. O pistão separa o furo em uma câmara do “lado da haste” e uma câmara do “lado da cabeça”. O fluido hidráulico é bombeado para a câmara do “lado da cabeça” para empurrar o pistão de forma que a haste se projete para uma extensão maior do corpo. Da mesma forma, o fluido hidráulico é bombeado para a câmara do "lado da haste" para empurrar o pistão de modo que a haste se projete para uma extensão menor do corpo.

[0004] Mover a lança do arranjo de braço de trabalho em uma direção ascendente a uma velocidade aceitável requer um fluxo maior de fluido hidráulico da bomba hidráulica do que mover em uma direção descendente a uma velocidade aceitável. Isso ocorre porque o movimento na direção descendente requer que o fluido hidráulico seja bombeado para a câmara do "lado da haste", que tem um volume menor para receber fluido hidráulico (para um determinado comprimento da câmara) do que a câmara do "lado da cabeça", devido à haste ocupar uma porção substancial do volume da câmara do “lado da haste”. Além disso, a gravidade auxilia no movimento da lança na direção descendente. Se uma taxa de fluxo de fluido hidráulico adequada para mover a lança na direção ascendente a uma velocidade aceitável for fornecida para mover a lança na direção descendente, a lança descerá muito rápido (por exemplo, isso pode aumentar o risco de esmagar uma pessoa ou objeto, ou danificar o braço de trabalho). Se uma taxa de fluxo de fluido hidráulico adequada para mover a lança na direção descendente a uma velocidade aceitável for fornecida para mover a lança na direção ascendente, a lança subiria muito lentamente (por exemplo, isso poderia reduzir a eficiência do tempo das funções da máquina de trabalho).

[0005] Uma opção para gerenciar os diversos requisitos de fluido hidráulico para mover a lança em diferentes direções é operar a bomba hidráulica com uma capacidade reduzida ao mover na direção descendente e no máximo ou próximo da capacidade máxima ao mover na direção ascendente. No entanto, as bombas hidráulicas operam de forma mais eficiente perto de sua capacidade máxima, o que significa que tais sistemas hidráulicos teriam uma eficiência reduzida ao mover a lança na direção descendente.

[0006] A presente invenção visa superar, ou pelo menos mitigar, um ou mais problemas da técnica anterior.

SUMARIO DA INVENÇÃO

[0007] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é fornecido um sistema hidráulico para uma máquina de trabalho do tipo tendo um chassi e uma lança articuladamente fixada ao chassi, o sistema hidráulico compreendendo:
um reservatório de fluido hidráulico;
um atuador de lança configurado para mover a lança em uma direção ascendente e em uma direção descendente, o atuador de lança tendo uma câmara ascendente e uma câmara descendente;
uma primeira bomba;
uma primeira válvula de controle direcional que compreende um primeiro estado ascendente configurado para direcionar o fluido hidráulico da primeira bomba para a câmara ascendente para mover a lança na direção ascendente, um estado descendente configurado para direcionar o fluido hidráulico da primeira bomba para a câmara descendente para mover o atuador de lança na direção descendente, e um primeiro estado neutro onde a primeira bomba é isolada da câmara ascendente e da câmara descendente;
uma segunda bomba;
uma segunda válvula de controle direcional que compreende um segundo estado ascendente configurado para direcionar o fluido hidráulico da segunda bomba para a câmara ascendente para mover o atuador de lança na direção ascendente, e um segundo estado neutro onde a segunda bomba é isolada da câmara ascendente e da câmara descendente; e
em que a segunda válvula de controle direcional compreende ainda um estado de flutuação configurado para conectar pelo menos uma das câmaras ascendente e descendente ao reservatório hidráulico para permitir que a lança se mova livremente nas direções descendente e/ou descendente.

[0008] As bombas hidráulicas são mais eficientes quando operam perto de sua saída máxima. Portanto, ter duas bombas para fornecer um fluxo de fluido hidráulico para mover a lança na direção ascendente, mas usar apenas uma dessas bombas para fornecer um fluxo de fluido hidráulico para mover a lança na direção descendente, é mais eficiente do que usar uma única bomba grande que opera em um nível de saída reduzido ao mover a lança na direção descendente.

[0009] Uma vez que a segunda bomba só é necessária para ajudar a primeira bomba a mover a lança na direção ascendente, a segunda válvula de controle direcional requer apenas um estado ascendente e um estado neutro. No entanto, as válvulas de controle direcional típicas para sistemas hidráulicos geralmente têm três posições ou 'estados' (por exemplo, válvulas de carretel de 3 posições), o que resulta em um estado na segunda válvula de controle direcional que é redundante para fins de movimento da lança. Portanto, fornecer o estado de flutuação nesta posição redundante da segunda válvula de controle direcional, em vez de em uma válvula flutuante independente separada, reduz o número necessário de válvulas para atingir a mesma funcionalidade. Isso resulta em um sistema mais barato e/ou mais compacto.

[0010] Ao conectar a câmara ascendente ao reservatório de fluido hidráulico, o fluido hidráulico pode fluir para fora da câmara ascendente para o reservatório de fluido hidráulico. Em outras palavras, a lança pode se mover livremente na direção descendente. Da mesma forma, ao conectar a câmara descendente ao reservatório de fluido hidráulico, o fluido hidráulico pode fluir para fora da câmara descendente para o reservatório de fluido hidráulico. Em outras palavras, a lança pode se mover livremente na ascensão.

[0011] Em modalidades exemplares, o sistema hidráulico é configurado para permitir que a lança se mova livremente, configurando a primeira válvula de controle direcional para o primeiro estado neutro e configurando a segunda válvula de controle direcional para o estado de flutuação.

[0012] Em modalidades exemplares, o atuador de lança compreende um corpo tendo um furo, um pistão configurado para movimento reciprocante dentro do furo e uma haste conectada ao pistão e se estendendo através do corpo, em que o pistão é configurado para separar o furo em uma câmara do lado da cabeça e uma câmara do lado da haste, e em que a câmara do lado da cabeça é a câmara ascendente e a câmara do lado da haste é a câmara descendente.

[0013] Fornecer uma câmara do lado da cabeça e uma câmara do lado da haste separadas pelo pistão fornece um meio simples de alterar a posição do pistão e da haste acoplada a ele, por meio da alteração do volume de fluido hidráulico nas câmaras do lado da cabeça e da haste. Por exemplo, aumentar o volume de fluido hidráulico na câmara do lado da cabeça enquanto diminui o volume de fluido hidráulico na câmara do lado da haste faz com que a haste se estenda para fora do corpo do atuador de lança (ou seja, isso faz com que a lança se mova na direção ascendente). Da mesma forma, aumentar o volume de fluido na câmara do lado da haste enquanto diminui o volume de fluido na câmara do lado da cabeça faz com que a haste retraia para o corpo do atuador de lança (isto é, faz com que a lança se mova na direção descendente).

[0014] Em modalidades exemplares, o estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional é configurado para conectar a câmara ascendente e a câmara descendente ao reservatório de fluido hidráulico.

[0015] Ao conectar as câmaras ascendente e descendente ao reservatório de fluido hidráulico, a lança pode se mover livremente em qualquer direção.

[0016] Em modalidades exemplares, o sistema hidráulico compreende ainda uma válvula flutuante que compreende: um estado bloqueado configurado para desconectar uma das câmaras ascendente e descendente do reservatório de fluido hidráulico; e um estado aberto configurado para conectar a referida uma das câmaras ascendente e descendente ao reservatório de fluido hidráulico.

[0017] Ter uma válvula flutuante configurada para conectar ou desconectar apenas uma das câmaras do reservatório de fluido hidráulico fornece um meio de ter um modo de "flutuação única", em que o atuador de lança pode se mover livremente em apenas uma direção, que pode ser vantajoso para certas operações da máquina de trabalho. Por exemplo, ao perfurar com uma broca pneumática acoplada a uma extremidade da lança, pode ser desejável permitir que a lança se mova para baixo com a gravidade conforme uma superfície de perfuração é quebrada pela broca pneumática.

[0018] Em modalidades exemplares, o estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional é configurado para conectar uma das câmaras ascendentes ou descendentes ao reservatório de fluido hidráulico, e em que a válvula flutuante está configurada para conectar ou desconectar a outra das câmaras ascendente e descendente ao reservatório de fluido hidráulico independentemente da segunda válvula de controle direcional.

[0019] Tendo o estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional configurado para conectar uma câmara ao reservatório de fluido hidráulico e a válvula flutuante configurada para conectar a outra câmara ao reservatório de fluido hidráulico de forma independente, as câmaras podem ser colocadas no modo "de flutuação" separadamente ou em conjunto. Em outras palavras, este arranjo permite flutuação única na câmara ascendente (ou seja, movimento livre da lança na direção descendente), flutuação única na câmara descendente (ou seja, movimento livre da lança na direção ascendente) ou flutuação dupla em ambas as câmaras (ou seja, movimento livre da lança em qualquer direção).

[0020] Em modalidades exemplares, o estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional é configurado para conectar a câmara ascendente e a câmara descendente ao reservatório de fluido hidráulico, e em que a válvula flutuante é configurada para conectar ou desconectar uma das câmaras ascendente ou descendente ao reservatório de fluido hidráulico por meio da segunda válvula de controle direcional quando no estado de flutuação.

[0021] Por ter o estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional conectando ambas as câmaras ao reservatório de fluido hidráulico e uma válvula flutuante separada configurada para conectar uma das câmaras por meio do estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional, a válvula flutuante fornece um meio de comutação entre o modo de flutuação dupla (onde a lança pode se mover livremente em qualquer direção) e o modo de flutuação única (onde a lança só pode se mover em uma única direção).

[0022] Em modalidades exemplares, o estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional é configurado para conectar a câmara ascendente à câmara descendente.

[0023] Ao conectar a câmara ascendente à câmara descendente, o fluido hidráulico pode fluir entre essas câmaras. Portanto, quando uma força é exercida no atuador de lança (por exemplo, para empurrar um pistão que separa as duas câmaras), o fluido hidráulico será empurrado para fora de uma câmara e para dentro da outra. Isso permite que a lança se mova livremente em qualquer direção.

[0024] Além disso, ao permitir que o fluido hidráulico flua entre as duas câmaras no modo de flutuação, em vez de conectar independentemente essas câmaras ao tanque, o fluido hidráulico nas câmaras ascendente e/ou descendente pode ser mantido a uma pressão mais alta do que o reservatório de fluido hidráulico. Em outras palavras, existe um “fluxo regenerativo” entre as câmaras. Isso permite que o atuador de lança seja controlado mais rapidamente após a transição da segunda válvula de controle direcional para fora do estado de flutuação.

[0025] Em modalidades exemplares, o estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional compreende um orifício configurado para restringir o fluxo de fluido hidráulico para o reservatório de fluido hidráulico da câmara ascendente e/ou câmara descendente.

[0026] Ao restringir o fluxo de fluido hidráulico para o reservatório de fluido hidráulico, a lança se move na direção descendente e/ou ascendente mais lentamente. Isso evita que a lança suba ou desça muito rapidamente quando a segunda válvula de controle direcional está no estado de flutuação, o que reduz o risco de acidentes (por exemplo, esmagamento sob a lança) ou danos à máquina de trabalho.

[0027] Em modalidades exemplares, o sistema hidráulico compreende ainda um orifício posicionado entre o reservatório de fluido hidráulico e a segunda válvula de controle direcional, em que o orifício é configurado para restringir o fluxo de fluido hidráulico para o reservatório de fluido hidráulico da câmara ascendente e/ou câmara descendente.

[0028] Ao restringir o fluxo de fluido hidráulico para o reservatório de fluido hidráulico, a lança se move na direção descendente e/ou ascendente mais lentamente. Isso evita que a lança suba ou desça muito rapidamente quando a segunda válvula de controle direcional está no estado de flutuação, o que reduz o risco de acidentes (por exemplo, esmagamento sob a lança) ou danos à máquina de trabalho.

[0029] Em modalidades exemplares, o primeiro estado ascendente da primeira válvula de controle direcional ou o segundo estado ascendente da segunda válvula de controle direcional é ainda configurado para conectar a câmara descendente ao reservatório de fluido hidráulico.

[0030] Desta forma, conforme o fluido hidráulico da primeira bomba entra na câmara ascendente, o fluido hidráulico é escoado da câmara descendente para o reservatório de fluido hidráulico, o que evita o aumento da pressão em uma ou ambas as câmaras.

[0031] Em modalidades exemplares, o estado descendente da primeira válvula de controle direcional é ainda configurado para conectar a câmara ascendente ao reservatório de fluido hidráulico.

[0032] Desta forma, conforme o fluido hidráulico da primeira bomba entra na câmara descendente, o fluido hidráulico é escoado da câmara ascendente para o reservatório de fluido hidráulico, o que evita o aumento de pressão em uma ou ambas as câmaras.

[0033] Em modalidades exemplares, o sistema hidráulico compreende ainda um sistema de controle configurado para alterar o estado das primeira e segunda válvulas de controle direcional.

[0034] Ter um sistema de controle configurado para alterar o estado das primeira e segunda válvulas de controle direcional fornece um meio de direcionar o fluido em torno do sistema hidráulico a fim de mover a lança.

[0035] Em modalidades exemplares, o sistema de controle é configurado para permitir que a segunda válvula de controle direcional transicione para o estado de flutuação quando uma entrada de seleção de flutuação de um veículo de trabalho é acionada.

[0036] Desta forma, um usuário é capaz de comutar seletivamente para o estado de flutuação ao realizar uma operação da máquina que requer que a lança opere em modo de flutuação.

[0037] Em modalidades exemplares, o sistema de controle é configurado para detectar um estado do atuador de lança e permitir que a segunda válvula de controle direcional faça a transição para o estado de flutuação se uma ou mais condições de entrada forem satisfeitas.

[0038] Ao exigir que uma ou mais condições de entrada sejam satisfeitas, a segunda válvula de controle direcional não entra no modo de flutuação quando seria perigoso fazêlo ou arriscar danificar o equipamento. Por exemplo, se a lança estiver no ar com uma carga pesada, ela pode cair muito rapidamente no modo de flutuação, o que pode resultar em esmagamento de uma pessoa ou objeto, ou danos à máquina de trabalho. Da mesma forma, se a lança for descida além da parte inferior de um chassi de uma máquina em funcionamento, de modo que o chassi seja levantado do solo, entrar no modo de flutuação pode resultar na queda rápida do chassi no solo, o que pode resultar em ferimentos a um operador localizado no chassi, ou danos à máquina de trabalho.

[0039] Em modalidades exemplares, o sistema de controle compreende um sensor de pressão ascendente configurado para detectar pressão na câmara ascendente e um sensor de pressão descendente configurado para detectar pressão na câmara descendente, em que o sistema de controle é configurado para permitir que a segunda válvula de controle direcional faça a transição para o estado de flutuação se um diferencial de pressão entre a câmara ascendente e a câmara descendente for menor que um valor limite.

[0040] Ao comparar a pressão relativa entre as duas câmaras, é possível determinar se a lança está no ar (ou seja, a pressão na câmara ascendente é significativamente maior do que na câmara descendente), ou levantando um chassi da máquina de trabalho (ou seja, a pressão na câmara descendente é significativamente mais alta do que na câmara ascendente).

[0041] Em modalidades exemplares, o valor limite é maior do que 5 bar (500 KPa).

[0042] Em modalidades exemplares, o valor limite é 10 bar (1000 KPa).

[0043] Em modalidades exemplares, o sistema de controle é configurado para fornecer um alerta para um veículo de trabalho se uma entrada de seleção de flutuação for acionada e uma ou mais condições de entrada não forem satisfeitas.

[0044] Ao fornecer tal alerta, o usuário fica ciente de que precisa ajustar a posição da lança até que as condições de entrada sejam atendidas (por exemplo, mover a lança para baixo até que um implemento acoplado a ela esteja apoiado no solo).

[0045] Em modalidades exemplares, a primeira válvula de controle direcional e a segunda válvula de controle direcional são válvulas de carretel direcionais.

[0046] As válvulas de carretel são um meio simples de fornecer válvulas com múltiplos 'estados' ou posições. Além disso, as válvulas de carretel fornecem um meio fácil de transição entre estados, por meio do movimento do carretel.

[0047] Em modalidades exemplares, a primeira válvula de controle direcional é tensionada por mola em direção ao primeiro estado neutro e a segunda válvula de controle direcional é tensionada por mola em direção ao segundo estado neutro.

[0048] Ao tensionar a mola as válvulas de controle para o primeiro e segundo estados neutros, o atuador de lança não se move, a menos que algum tipo de entrada de um usuário ou sistema de controle os mova para um estado alternativo. Vantajosamente, isso também significa que em caso de perda de potência, o atuador de lança (e, portanto, uma lança conectada a ele) não se move. Em outras palavras, isso fornece um arranjo à prova de falhas.

[0049] Em modalidades exemplares, a primeira válvula de controle direcional e a segunda válvula de controle direcional são válvulas operadas por piloto.

[0050] Ser operado por piloto fornece um meio simples de superar a força de tensionamento da mola para mover a primeira e/ou segunda válvulas de controle para longe dos respectivos primeiro e segundo estados neutros.

[0051] Em modalidades exemplares, a primeira válvula de controle direcional compreende uma primeira porta de pressão configurada para receber fluido hidráulico para mover a primeira válvula de controle direcional para o primeiro estado ascendente e uma segunda porta de pressão configurada para receber fluido hidráulico para mover a primeira válvula de controle direcional para o estado descendente.

[0052] Em modalidades exemplares, a segunda válvula de controle direcional compreende uma terceira porta de pressão configurada para receber fluido hidráulico pressurizado para mover a segunda válvula de controle direcional para o segundo estado ascendente e uma quarta porta de pressão configurada para receber fluido hidráulico pressurizado para mover a segunda válvula de controle direcional para o estado de flutuação.

[0053] Em modalidades exemplares, o sistema hidráulico compreende ainda uma ou mais válvulas de controle piloto configuradas para direcionar seletivamente o fluido hidráulico para a primeira, segunda, terceira e quarta portas de pressão.

[0054] Fornecer válvulas de controle piloto fornece um meio de direcionar o fluxo de uma bomba hidráulica para as portas de pressão, a fim de controlar o estado das válvulas de controle conforme necessário.

[0055] Em modalidades exemplares, uma ou mais válvulas de controle piloto compreendem uma primeira válvula de controle piloto que compreende um terceiro estado ascendente configurado para direcionar o fluido hidráulico para a primeira e terceira portas de pressão.

[0056] Direcionando o fluido hidráulico para a primeira e terceira portas, ambas as válvulas de controle direcional são movidas para o estado ascendente, o que permite que a primeira bomba e a segunda bomba trabalhem em conjunto para mover a lança na direção ascendente.

[0057] Em modalidades exemplares, a primeira válvula de controle piloto é operada manualmente por meio de um manche ou semelhante.

[0058] Em modalidades exemplares, uma ou mais válvulas de controle piloto compreendem ainda uma ou mais válvulas de seleção flutuantes configuradas para direcionar o fluido hidráulico para a segunda porta de pressão ou para a quarta porta de pressão.

[0059] Direcionando fluido hidráulico para a segunda ou quarta portas de pressão, a primeira válvula de controle pode ser movida para o estado descendente (segunda porta de pressão) ou a segunda válvula de controle pode ser movida para o estado de flutuação (quarta porta). Direcionando um fluxo de fluido hidráulico de apenas uma das segunda ou quarta portas, as válvulas de seleção flutuantes garantem que a lança esteja apenas em um de seus modos descendente ou de flutuação. Em outras palavras, isso evita que a lança esteja simultaneamente no modo de flutuação e no modo descendente, o que poderia levar a um movimento imprevisível da lança.

[0060] Em modalidades exemplares, uma ou mais válvulas de controle piloto compreendem uma primeira válvula de controle piloto compreendendo um terceiro estado ascendente configurado para direcionar o fluido hidráulico para a primeira e terceira portas de pressão e um estado de função alternativo configurado para direcionar o fluido hidráulico para uma ou mais válvulas de seleção flutuantes.

[0061] Em modalidades exemplares, o sistema hidráulico compreende ainda uma válvula flutuante que compreende: um estado bloqueado configurado para desconectar uma das câmaras ascendente e descendente do reservatório de fluido hidráulico e um estado aberto configurado para conectar a referida câmara ascendente e descendente ao reservatório de fluido hidráulico, em que a válvula flutuante é tensionada por mola em direção ao estado bloqueado e compreende ainda uma quinta porta de pressão configurada para receber fluido hidráulico pressurizado para se mover para o estado aberto, e em que uma ou mais válvulas de seleção flutuantes são ainda configuradas para direcionar seletivamente fluido hidráulico para a quarta e/ou quinta portas de pressão, ou a segunda porta de pressão.

[0062] Tal arranjo de válvula de seleção flutuante permite que o sistema hidráulico opere em um modo de 'flutuação dupla' em que a lança pode se mover livremente em qualquer direção, um 'modo de flutuação única' no qual a lança pode se mover livremente em uma única direção, ou um 'modo descendente' no qual a lança se move na direção descendente. Em outras palavras, isso evita que a lança esteja simultaneamente no modo descendente e um dos modos de flutuação.

[0063] Em modalidades exemplares, uma ou mais válvulas de seleção flutuantes são operadas por solenoide, e em que o sistema hidráulico compreende ainda um sistema de controle configurado para acionar uma ou mais válvulas de seleção flutuantes.

[0064] Por ter válvulas operadas por solenoide acionadas por meio de um sistema de controle, o estado das primeira e segunda válvulas de controle direcional e/ou válvula flutuante pode ser controlado facilmente por meio de uma ou mais entradas de usuário de uma máquina de trabalho.

[0065] Em modalidades exemplares, o sistema hidráulico compreende ainda uma bomba piloto dedicada configurada para fornecer fluido hidráulico às portas de pressão.

[0066] As bombas hidráulicas operam de forma mais eficiente quando operam perto de sua saída máxima, portanto, ter uma bomba separada para o sistema piloto, em vez de ter uma primeira ou segunda bomba maior com uma linha hidráulica ramificando para as válvulas de controle piloto, fornece um sistema hidráulico mais eficiente.

[0067] De acordo com um segundo aspecto da invenção, uma máquina de trabalho é fornecida, a máquina de trabalho compreendendo um sistema hidráulico de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

[0068] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, um método de operação do sistema hidráulico do primeiro aspecto da invenção é fornecido, o método compreendendo uma ou mais das seguintes etapas:

i) mover a lança na direção ascendente por meio de ajuste da primeira válvula de controle direcional para o primeiro estado ascendente, e ajuste da segunda válvula de controle direcional para o segundo estado ascendente;
ii) manter a posição da lança por meio de ajuste da primeira válvula de controle direcional para o primeiro estado neutro, e ajuste da segunda válvula de controle direcional para o segundo estado neutro;
iii) mover a lança na direção descendente por meio de ajuste da primeira válvula de controle direcional para o estado descendente, e ajuste da segunda válvula de controle direcional para o segundo estado neutro; e/ou
iv) permitir que a lança se mova livremente por meio de ajuste da segunda válvula de controle direcional para o estado de flutuação, e de ajuste da primeira válvula de controle direcional para o primeiro estado neutro.

[0069] Em modalidades exemplares, o sistema hidráulico compreende ainda uma válvula flutuante que compreende: um estado bloqueado configurado para desconectar uma das câmaras ascendente e descendente do reservatório de fluido hidráulico; e um estado aberto configurado para conectar a referida uma das câmaras ascendentes e descendentes ao reservatório de fluido hidráulico; em que a etapa iii) compreende ainda, opcionalmente, ajustar a válvula flutuante para o estado aberto.

[0070] Ter uma válvula flutuante configurada para conectar ou desconectar apenas uma das câmaras do reservatório de fluido hidráulico fornece um meio de ter um modo de "flutuação única", em que o atuador de lança pode se mover livremente em apenas uma direção, que pode ser vantajoso para certas operações da máquina de trabalho. Por exemplo, ao perfurar com uma broca pneumática acoplada a uma extremidade da lança, pode ser desejável permitir que a lança se mova para baixo com a gravidade conforme uma superfície de perfuração é quebrada pela broca pneumática.

[0071] Em modalidades exemplares, a etapa iii) compreende ainda:

a) acionar uma entrada de seleção de flutuação do veículo de trabalho;
b) detectar um estado do atuador de lança;
c) permitir que a segunda válvula de controle direcional faça a transição para o estado de flutuação se uma ou mais condições de entrada forem satisfeitas pelo estado do atuador de lança;
d) fornece um alerta para o veículo de trabalho e/ou inibir a segunda válvula de controle direcional de transicionar para o estado de flutuação se a entrada de seleção de flutuação for acionada e uma ou mais condições de entrada não forem satisfeitas.

[0072] Desta forma, um usuário é capaz de comutar seletivamente para o estado de flutuação ao realizar uma operação da máquina que requer que a lança opere em modo de flutuação. Ao exigir que uma ou mais condições de entrada sejam satisfeitas, a segunda válvula de controle direcional não entra no modo de flutuação quando seria perigoso fazêlo ou arriscar danificar o equipamento. Por exemplo, se a lança estiver no ar com uma carga pesada, ela pode cair muito rapidamente no modo de flutuação, o que pode resultar em esmagamento de uma pessoa ou objeto, ou danos à máquina de trabalho. Da mesma forma, se a lança for descida além da parte inferior de um chassi de uma máquina em funcionamento, de modo que o chassi seja levantado do solo, entrar no modo de flutuação pode resultar na queda rápida do chassi no solo, o que pode resultar em ferimentos a um operador localizado no chassi, ou danos à máquina de trabalho.

[0073] Além disso, ao fornecer tal alerta, o usuário fica ciente de que precisa ajustar a posição da lança até que as condições de entrada sejam atendidas (por exemplo, mover a lança para baixo até que um implemento acoplado a ela esteja apoiado no solo). Inibir a segunda válvula de controle direcional de transicionar para o estado de flutuação se as condições de entrada não forem satisfeitas oferece um benefício de segurança adicional, uma vez que não é possível entrar no modo de flutuação a menos que seja seguro fazê-lo (por exemplo, mesmo se o operador ignorar o alerta).

[0074] Em modalidades exemplares, a etapa b) compreende a detecção de um diferencial de pressão entre a câmara ascendente e a câmara descendente, e a etapa c) compreende permitir que a segunda válvula de controle direcional transicione para o estado de flutuação se o diferencial de pressão entre a câmara ascendente e a câmara descendente for menor do que um valor limite.

[0075] Ao comparar a pressão relativa entre as duas câmaras, é possível determinar se a lança está no ar (ou seja, a pressão na câmara ascendente é significativamente maior do que na câmara descendente), ou levantando um chassi da máquina de trabalho (ou seja, a pressão na câmara descendente é significativamente mais alta do que na câmara ascendente).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0076] A Figura 1 é uma vista lateral de uma máquina de trabalho, de acordo com uma modalidade;
a Figura 2 é um sistema hidráulico para a máquina de trabalho da Figura 1, de acordo com uma modalidade;
a Figura 3 é um sistema hidráulico para a máquina de trabalho da Figura 1, de acordo com uma modalidade alternativa;
a Figura 4 é um sistema hidráulico para a máquina de trabalho da Figura 1, de acordo com uma modalidade alternativa; e
a Figura 5 é um sistema hidráulico para a máquina de trabalho da Figura 1, de acordo com uma modalidade alternativa.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0077] Com referência à Figura 1, uma máquina de trabalho de acordo com uma modalidade é indicada em 10. A máquina de trabalho 10 tem um chassi 12, um braço de trabalho 13 fixado ao chassi 12, e um implemento 14 conectado a uma extremidade livre do braço de trabalho 13. Na modalidade ilustrada, as esteiras 16 são fornecidas para mover a máquina de trabalho 10. Em modalidades alternativas, rodas podem ser fornecidas para mover a máquina de trabalho 10, em vez de esteiras 16.

[0078] A máquina de trabalho 10 inclui uma cabine 18 com uma coleção de controles 20 para mover o braço de trabalho 13, as esteiras 16 ou controlar outras funções da máquina de trabalho 10.

[0079] O braço de trabalho 13 inclui uma lança 22 articuladamente fixada ao chassi 12, um braço de draga (dipper) 23 articuladamente conectado à lança 22 e um implemento articuladamente fixado ao braço de draga 23. Na modalidade ilustrada, o implemento é uma caçamba 14, que é usada para operações de movimentação de solo ou manuseio de materiais (por exemplo, abertura de valas, classificação e carregamento) e/ou manuseio de materiais (por exemplo, depositar agregado em trincheiras, levantar materiais e colocá-los em uma plataforma elevada). Em modalidades alternativas, a caçamba 14 pode ser removida e substituída por um implemento alternativo, como uma furadeira de martelo hidráulico. Um martelo perfurador hidráulico inclui uma broca configurada para movimento reciprocante sob a ação de fluido hidráulico pressurizado (por exemplo, fluido hidráulico fornecido por meio de uma mangueira auxiliar de um sistema hidráulico do veículo de trabalho 10). Esse tipo de furadeira hidráulica é normalmente usada para quebrar materiais (por exemplo, uma superfície de concreto/asfalto).

[0080] Um atuador de lança 24 é fornecido para mover a lança 22 em uma direção ascendente e descendente. O atuador de lança 24 é fornecido na forma de um corpo de atuador de lança 26 definindo um furo, um pistão 28 (mostrado nas Figuras 2 a 5) configurado para movimento reciprocante dentro do furo, e uma haste 30 conectada ao pistão 28 e se estendendo através do corpo do atuador de lança 26. A máquina de trabalho 10 também inclui um atuador de draga 32 semelhante ao atuador de lança 24, para articular o braço de draga 23 em relação à lança 22, e um atuador de caçamba 33 semelhante ao atuador de lança 24, para articular a caçamba 14 em relação ao braço de draga 23.

[0081] A máquina de trabalho 10 também inclui um sistema hidráulico para controlar o atuador de lança 24, que será descrito em mais detalhes em relação às Figuras 2 a 5. Outras porções do sistema hidráulico (isto é, porções do sistema hidráulico não mostradas nas Figuras 2 a 5) e/ou outros sistemas hidráulicos são fornecidos para controlar o atuador de draga 32, o atuador da caçamba 33 e outras funções hidráulicas do veículo de trabalho 10.

[0082] Na modalidade ilustrada, a máquina de trabalho 10 é uma escavadeira pantaneira. Em modalidades alternativas, a máquina de trabalho 10 pode ser qualquer tipo de máquina de trabalho, incluindo uma lança 22 e atuador de lança 24 (por exemplo, uma retroescavadeira).

[0083] Com referência agora à Figura 2, um sistema hidráulico para a máquina de trabalho 10 da Figura 1 é indicado em 34. O sistema hidráulico 34 é configurado para fornecer fluido hidráulico ao atuador de lança 24, a fim de controlar o movimento da lança 22.

[0084] Como pode ser visto nesta figura, o pistão 28 é configurado para separar o furo do atuador de lança 24 em uma câmara ascendente 36 (ou câmara "do lado da cabeça") e uma câmara descendente 38 (ou câmara do "lado da haste"). O movimento do pistão 28 e, portanto, o movimento da haste 30 conectada ao mesmo, é controlado por meio da alteração do volume de fluido hidráulico nas câmaras ascendente e descendente 36, 38.

[0085] O sistema hidráulico 34 para controlar o atuador de lança 24 inclui os seguintes componentes: reservatório de fluido hidráulico 40, primeira bomba 42A, segunda bomba 42B, primeira válvula de controle direcional 44A, segunda válvula de controle direcional 44B, primeira linha de alimentação 46A, segunda linha de alimentação 46B, linha ascendente 54, linha descendente 56 e linha de tanque 58.

[0086] A primeira bomba 42A tem um lado de entrada conectado ao reservatório de fluido hidráulico 40 e um lado de saída conectado à primeira válvula de controle direcional 44A por meio da primeira linha de alimentação 46A. Da mesma forma, a segunda bomba 42B tem um lado de entrada conectado ao reservatório de fluido hidráulico 40 e um lado de saída conectado à segunda válvula de controle direcional 44B por meio da segunda linha de alimentação 46B. A primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B são conectadas à câmara ascendente 36 do atuador de lança 24 por meio da linha ascendente 54, à câmara descendente 38 do atuador de lança 24 por meio da linha descendente 56 e ao reservatório de fluido hidráulico 40 por meio da linha de tanque 58. A linha ascendente 54 tem um arranjo de válvula de deslocamento vertical de retenção de carga 60 para evitar vazamento excessivo de óleo da câmara lateral ascendente por meio da primeira válvula de controle direcional 44A.

[0087] A primeira válvula de controle direcional 44A tem um primeiro estado ascendente 48A, um primeiro estado neutro 52A e um estado descendente 50. A segunda válvula de controle direcional 44B tem um segundo estado ascendente 48B, um segundo estado neutro 52B e um estado de flutuação 62.

[0088] O primeiro estado ascendente 48A é configurado para conectar a primeira linha de alimentação 46A à linha ascendente 54 (isto é, para direcionar o fluido hidráulico da primeira bomba 42A para a câmara ascendente 36 para mover a lança 22 na direção ascendente). Da mesma forma, o segundo estado ascendente 48B é configurado para conectar a segunda linha de alimentação 46B à linha ascendente 54 (isto é, para direcionar o fluido hidráulico da segunda bomba 42B para a câmara ascendente 36 para mover a lança 22 na direção ascendente).

[0089] Na modalidade ilustrada, o primeiro estado ascendente 48A também está configurado para conectar a linha descendente 56 à linha de tanque 58 (isto é, para conectar a câmara descendente 38 ao reservatório de fluido hidráulico 40). Em modalidades alternativas, o segundo estado ascendente 48B é configurado para conectar a linha descendente 56 à linha de tanque 58 (isto é, para conectar a câmara descendente 38 ao reservatório de fluido hidráulico 40). Em modalidades alternativas, tanto o primeiro quanto o segundo estados ascendentes 48A, 48B são configurados para conectar a linha descendente 56 à linha de tanque 58 (isto é, para conectar a câmara descendente 38 ao reservatório de fluido hidráulico 40). Desta forma, conforme o fluido hidráulico da primeira e/ou segunda bombas 42A, 42B entra na câmara ascendente 36, o fluido hidráulico é escoado da câmara descendente 38 para o reservatório de fluido hidráulico 40, o que evita um aumento de pressão em uma ou ambas as câmaras 36, 38.

[0090] O estado descendente 50 é configurado para conectar a primeira linha de alimentação 46A à linha descendente 56 (isto é, para direcionar o fluido hidráulico da primeira bomba 42A para a câmara descendente 38 para mover a lança 22 na direção descendente). O estado descendente 50 também está configurado para conectar a linha ascendente 54 à linha de tanque 58 (isto é, para conectar a câmara ascendente 38 ao reservatório de fluido hidráulico 40). Desta forma, conforme o fluido hidráulico da primeira bomba 42A entra na câmara descendente 38, o fluido hidráulico é escoado da câmara ascendente 36 para o reservatório de fluido hidráulico 40, o que evita um aumento de pressão em uma ou ambas as câmaras 36, 38.

[0091] O primeiro estado neutro 52A é configurado para desconectar a primeira linha de alimentação 46A da linha ascendente 54 e da linha descendente 56 (isto é, de modo que a primeira bomba 42A seja isolada da câmara ascendente 36 e da câmara descendente 38). Da mesma forma, o segundo estado neutro 52B é configurado para desconectar a segunda linha de alimentação 46B da linha ascendente 54 e da linha descendente 56 (isto é, de modo que a segunda bomba 42B seja isolada da câmara ascendente 36 e da câmara descendente 38).

[0092] Na modalidade ilustrada na Figura 2, o estado de flutuação 62 é configurado para conectar a linha ascendente 54 e a linha descendente 56 à linha de tanque 58 (isto é, para conectar as câmaras ascendente e descendente 36, 38 ao reservatório hidráulico 40). Ao conectar a câmara ascendente 36 ao reservatório de fluido hidráulico 40, o fluido hidráulico pode fluir para fora da câmara ascendente 36 e para o reservatório de fluido hidráulico 40. Em outras palavras, a lança 22 pode se mover livremente na direção descendente. Da mesma forma, ao conectar a câmara descendente 38 ao reservatório de fluido hidráulico 40, o fluido hidráulico pode fluir para fora da câmara descendente 38 e para o reservatório de fluido hidráulico 40. Em outras palavras, a lança 22 pode se mover livremente na direção ascendente.

[0093] O estado de flutuação 62 também está configurado para conectar a linha ascendente 54 à linha descendente 56 (isto é, para conectar a câmara ascendente 36 à câmara descendente 38). Ao conectar a câmara ascendente 36 à câmara descendente 38, o fluido hidráulico pode fluir entre essas câmaras 36, 38. Portanto, quando uma força externa é exercida na haste 30 do atuador de lança 24 (por exemplo, para empurrar o pistão 28 que separa as duas câmaras 36, 38), o fluido hidráulico será empurrado para fora de uma câmara e para dentro da outra. Isso permite que a lança 22 se mova livremente em qualquer direção. Além disso, ao permitir que o fluido hidráulico flua entre as duas câmaras 36, 38 no modo de flutuação 62, em vez de conectar independentemente essas câmaras 36, 38 ao reservatório de fluido hidráulico 40, o fluido hidráulico nas câmaras ascendente e/ou descendente 36, 38 pode ser mantido a uma pressão mais alta do que no reservatório de fluido hidráulico 40. Em outras palavras, há um "fluxo regenerativo" entre as câmaras 36, 38. Isso permite que o atuador de lança 24 seja controlado mais rapidamente após a segunda válvula de controle direcional 44B fazer a transição para fora do estado de flutuação 62.

[0094] A maneira pela qual as primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B direcionam o fluido hidráulico em torno do sistema hidráulico 34 a fim de controlar o movimento da lança 22 é resumida abaixo.

[0095] Configuração ascendente: mover a lança 22 na direção ascendente por meio de ajuste da primeira válvula de controle direcional 44A para o primeiro estado ascendente 48A e ajuste da segunda válvula de controle direcional 44B para o segundo estado ascendente 48B.

[0096] Configuração neutra: manter a posição da lança 22 por meio de ajuste da primeira válvula de controle direcional 44A para o primeiro estado neutro 52A e ajuste da segunda válvula de controle direcional 44B para o segundo estado neutro 52B.

[0097] Configuração descendente: mover a lança 22 na direção descendente por meio de ajuste da primeira válvula de controle direcional 44A para o estado descendente 50 e ajuste da segunda válvula de controle direcional 44B para o segundo estado neutro 52B.

[0098] Configuração flutuante: permitindo que a lança 22 se mova livremente por meio do ajuste da segunda válvula de controle direcional 44B para o estado de flutuação 62 e ajuste da primeira válvula de controle direcional 44A para o primeiro estado neutro 52A.

[0099] Na modalidade ilustrada, o estado de flutuação 62 inclui um orifício 64 configurado para restringir o fluxo de fluido hidráulico da linha ascendente 54 e da linha descendente 56 para a linha de tanque 58 (isto é, para restringir o fluxo de fluido hidráulico para o reservatório de fluido hidráulico 40 da câmara ascendente 36 e da câmara descendente 38). Em modalidades alternativas, o orifício 64 pode ser posicionado na linha de tanque 58 (por exemplo, posicionado entre o reservatório de fluido hidráulico 40 e a segunda válvula de controle direcional 44B). Ao restringir o fluxo de fluido hidráulico para o reservatório de fluido hidráulico 40, a lança 22 se move na direção descendente e/ou ascendente mais lentamente. Isso evita que a lança 22 se levante ou desça muito rapidamente quando a segunda válvula de controle direcional 44B está no estado de flutuação 62, o que reduz o risco de acidentes (por exemplo, esmagamento sob a lança 22) ou danos à máquina de trabalho 10. Ao restringir o fluxo de fluido hidráulico das linhas ascendentes e descendentes 54, 56 para o reservatório de fluido hidráulico 40, o orifício 64 também incentiva o fluxo regenerativo entre as câmaras ascendente e descendente 36, 38 e permite que essas câmaras sejam mantidas em uma pressão mais alta do que no reservatório de fluido hidráulico 40 (isto é, a pressão é mais alta a montante do orifício 64 do que a jusante do orifício 64).

[0100] Na modalidade ilustrada, as primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B são válvulas de carretel direcionais que são tensionadas por mola em direção aos seus respectivos primeiro e segundo estados neutros 52A, 52B. A primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B também são válvulas operadas por piloto, o que fornece um meio simples de superar a força de tensionamento da mola para mover as válvulas para longe de seus estados neutros 52A, 52B. Mais especificamente, a primeira válvula de controle direcional 44A inclui uma primeira porta de pressão 70A configurada para receber fluido hidráulico para mover a primeira válvula de controle direcional 44A para o primeiro estado ascendente 48A e uma segunda porta de pressão 72A configurada para receber fluido hidráulico para mover a primeira válvula de controle direcional 44A para o estado descendente 50. Da mesma forma, a segunda válvula de controle direcional 44B inclui uma terceira porta de pressão 70B configurada para receber fluido hidráulico pressurizado para mover a segunda válvula de controle direcional 44B para o segundo estado ascendente 48B e uma quarta porta de pressão 72B configurada para receber fluido hidráulico pressurizado para mover a segunda válvula de controle direcional 44B para o estado de flutuação 62.

[0101] O sistema hidráulico 34 inclui um sistema de controle configurado para alterar o estado das primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B por meio do direcionamento do fluido hidráulico para as portas de pressão 70A, 70B, 72A, 72B. Em modalidades alternativas, as primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B podem ser operadas por solenoide, e o sistema de controle pode ser configurado para alterar o estado das primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B por meio de solenoides de atuação das primeira e segunda válvulas de controle 44A, 44B.

[0102] Na modalidade ilustrada, o sistema de controle inclui os seguintes componentes: sensor de pressão ascendente 66; sensor de pressão descendente 68; bomba piloto dedicada 74; linha de alimentação piloto 76; uma pluralidade de válvulas de controle piloto na forma de uma primeira válvula de controle piloto 78 e válvulas de seleção flutuantes 90A, 90B; linha piloto ascendente 84, linha piloto de função alternativa 88, linha piloto descendente 92 e linha piloto flutuante 94.

[0103] A bomba piloto dedicada 74 é conectada à primeira válvula de controle piloto 78 por meio da linha de alimentação piloto 76. Em modalidades alternativas, a bomba piloto dedicada 74 pode ser omitida e a linha de alimentação piloto 76 pode se ramificar da primeira ou segunda linhas de alimentação 46A, 46B.

[0104] A primeira válvula de controle piloto 78 está conectada à primeira porta de pressão 70A e à terceira porta de pressão 70B por meio da linha piloto ascendente 84. A primeira válvula de controle piloto 78 também está conectada às válvulas de seleção flutuantes 90A, 90B por meio da linha piloto de função alternativa 88. As válvulas de seleção flutuantes 90A, 90B são conectadas à segunda porta de pressão 72A por meio da linha piloto descendente 92 e à quarta porta de pressão 72B por meio da linha piloto flutuante 94.

[0105] A primeira válvula de controle piloto 78 tem um terceiro estado neutro 80, um terceiro estado ascendente 82 e um estado de função alternativo 86. O estado inicial da primeira válvula de controle piloto 78 (ou seja, o estado quando nenhuma entrada dos controles do usuário 20 é acionada) é o terceiro estado neutro 80. Na modalidade ilustrada, o estado da primeira válvula de controle piloto 78 é controlado por meio de um manche na seção de controle 20 da cabine 18 da máquina de trabalho 10. Em outras modalidades, o estado da primeira válvula de controle piloto 78 pode ser definido pelo sistema de controle.

[0106] O terceiro estado neutro 80 é configurado para conectar a linha piloto ascendente 84 e a linha piloto de função alternativa 88 ao reservatório hidráulico 40 (ou seja, para conectar as portas de pressão 70A, 70B, 72A, 72B ao reservatório de fluido hidráulico 40, de modo que o primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B são empurradas para seus respectivos primeiro e segundo estados neutros 52A, 52B pela ação de tensionamento de mola).

[0107] O terceiro estado ascendente 82 está configurado para conectar a linha de alimentação piloto 76 à linha piloto ascendente 84 (ou seja, para direcionar o fluido hidráulico da bomba piloto dedicada 74 para a primeira e terceira portas de pressão 70A, 70B, a fim de mover as primeira e segundas válvulas de controle direcional 44A, 44B para seus respectivos primeiro e segundo estados ascendentes 48A, 48B).

[0108] Na modalidade ilustrada, a linha piloto ascendente 84 inclui uma primeira válvula de retenção 85A que permite que o fluido hidráulico flua da terceira porta de pressão 70B para a primeira válvula de controle piloto 78, mas inibe um fluxo de fluido hidráulico na direção oposta. A linha piloto ascendente 84 também inclui uma segunda válvula de retenção 85B que permite que o fluido hidráulico flua da primeira válvula de controle piloto 78 para a terceira porta de pressão 70B, mas inibe um fluxo de fluido hidráulico na direção oposta. A segunda válvula de retenção 85B é uma válvula de retenção com mola. Portanto, o fluido hidráulico só pode fluir da primeira válvula de controle piloto 78 para a terceira porta de pressão 70B se a pressão na linha piloto ascendente 84 for grande o suficiente para superar a força de tensionamento da mola da segunda válvula de retenção 85B. Desta forma, quando a lança 22 só precisa se mover lentamente (por exemplo, o manche na seção de controles 20 é movido apenas ligeiramente de sua posição neutra), a pressão na linha piloto ascendente 84 não é grande o suficiente para superar a força de tensionamento da mola da segunda válvula de retenção 85B, e a lança 22 é controlada apenas por meio da primeira bomba 42A e da primeira válvula de controle direcional 44A. No entanto, quando a lança 22 precisa se mover rapidamente (por exemplo, o manche na seção de controles 20 é movido para longe de sua posição neutra), a pressão na linha piloto ascendente 84 é grande o suficiente para superar a força de tensionamento da mola do segunda válvula de retenção 85B e a lança 22 é controlada por meio das primeira e segunda bombas 42A, 42B e das primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B.

[0109] Em modalidades alternativas, as primeira e segunda válvulas de retenção 85A, 85B podem ser omitidas, de modo que ambas as primeira e segunda bombas 42A, 42B e as primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B sejam sempre usadas simultaneamente para mover a lança 22 na direção ascendente.

[0110] O estado de função alternativo 86 é configurado para conectar a linha de alimentação piloto 76 à linha de função alternativa piloto 88 (isto é, para direcionar o fluido hidráulico da bomba piloto dedicada 74 para as válvulas de seleção flutuantes 90A, 90B).

[0111] A primeira válvula de seleção flutuante 90A tem um primeiro estado de seleção 91A e um segundo estado de seleção 93A. O primeiro estado de seleção 91A é configurado para conectar a linha piloto de função alternativa 88 à segunda válvula de seleção flutuante 90B. O segundo estado de seleção 93A é configurado para conectar a segunda válvula de seleção flutuante 90B ao reservatório de fluido hidráulico 40. Desta forma, a primeira válvula de seleção flutuante 90A atua como uma válvula de comutação binária para permitir um fluxo de fluido hidráulico da bomba piloto dedicada 74 para a segunda válvula de seleção flutuante 90B (ou seja, quando no primeiro estado de seleção 91A), ou inibir fluxo de fluido hidráulico da bomba piloto dedicada 74 para a segunda válvula de seleção flutuante 90B (isto é, quando no segundo estado de seleção 93A). Em outras palavras, o segundo estado de seleção 93A pode ser usado para isolar a segunda e quarta portas de pressão 72A, 72B de modo que a primeira válvula de controle direcional 44A não tenha permissão para fazer a transição para o estado descendente 50 e a segunda válvula de controle direcional 44B não seja permitido a transição para o estado de flutuação 62).

[0112] A primeira válvula de seleção flutuante 90A é tensionada por mola em direção ao primeiro estado de seleção 91A e inclui um solenoide que pode ser acionado pelo sistema de controle para mover a primeira válvula de seleção flutuante 90A para o segundo estado de seleção 93A. Portanto, a primeira válvula de seleção flutuante 90A é uma válvula de apoio que permite ao sistema de controle despressurizar rapidamente a linha piloto descendente 92 ou linha piloto flutuante 94 (a jusante da segunda válvula de seleção flutuante 90B) para garantir a primeira válvula de controle direcional 44A e a segunda a válvula de controle direcional 44B está em seus respectivos primeiro e segundo estados neutros 52A, 52B (por exemplo, se o sistema de controle detectar uma condição insegura da máquina de trabalho 10).

[0113] A segunda válvula de seleção flutuante 90B tem um terceiro estado de seleção 91B e um quarto estado de seleção 93B. O terceiro estado de seleção 91B é configurado para conectar a primeira válvula de seleção flutuante 90A à linha piloto descendente 92 e para conectar a linha piloto flutuante 94 ao reservatório de fluido hidráulico 40. O quarto estado de seleção 93B é configurado para conectar a primeira válvula de seleção flutuante 90A à linha piloto flutuante 94 e para conectar a linha piloto descendente 92 ao reservatório de fluido hidráulico 40. Desta forma, a segunda válvula de seleção flutuante 90B atua como uma válvula de comutação binária que permite que uma da segunda porta de pressão 72A ou a quarta porta de pressão 72B seja conectada à primeira válvula de seleção flutuante 90A e a outra da segunda porta de pressão 72A e quarta porta de pressão 72B a serem conectadas ao reservatório de fluido hidráulico 40.

[0114] A maneira pela qual as válvulas de controle piloto 78, 90A, 90B direcionam o fluido hidráulico em torno das linhas piloto 84, 88, 92, 94 a fim de controlar o estado das primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B é resumida abaixo.

[0115] Configuração 1: Quando a primeira válvula de controle piloto 78 está no terceiro estado ascendente 82, o fluido hidráulico é direcionado da bomba piloto dedicada 74, ao longo da linha de alimentação piloto 76, através do terceiro estado ascendente 82, ao longo da linha piloto ascendente 84 e para a primeira porta de pressão 70A, de modo que a primeira válvula de controle direcional 44A seja movida para seu primeiro estado ascendente 48A. Se a pressão na linha piloto ascendente 84 for grande o suficiente para superar a força de tensionamento da mola da segunda válvula de retenção 85B, o fluido hidráulico também será direcionado ao longo da linha piloto ascendente 84 para a terceira porta de pressão 70B, de modo que a segunda válvula de controle direcional 44B é movida para seu segundo estado ascendente 48B. Independentemente do estado das válvulas de seleção flutuantes 90A, 90B, a linha piloto descendente 92 e a linha piloto flutuante 94 são ambas despressurizadas por meio de uma conexão com o reservatório de fluido hidráulico 40 (por meio do segundo estado de seleção 93A, ou por meio do terceiro estado ascendente 82).

[0116] Configuração 2: Quando a primeira válvula de controle piloto 78 está no terceiro estado neutro 80, a linha piloto ascendente 84, linha piloto descendente 92 e linha piloto flutuante 94 são todas despressurizadas através de uma conexão ao reservatório de fluido hidráulico 40 (ou por meio do segundo estado de seleção 93A, ou por meio do terceiro estado neutro 80).

[0117] Configuração 3: Quando a primeira válvula de controle piloto 78 está no estado de função alternativo 86, a primeira válvula de seleção flutuante 90A está no primeiro estado de seleção 91A e a segunda válvula de seleção flutuante 90B está no terceiro estado de seleção 91B, a linha de alimentação piloto 76 está conectado à linha piloto de função alternativa 88, que está conectada à linha piloto descendente 92 por meio do primeiro e terceiro estados de seleção 91A, 91B (isto é, o fluido hidráulico é direcionado da bomba piloto dedicada 74 para a segunda porta de pressão 72A, a fim de mover a primeira válvula de controle direcional 44A para o estado descendente 50). A linha piloto flutuante 94 é conectada ao reservatório de fluido hidráulico 40 por meio do primeiro estado de seleção 91B, de modo que a segunda válvula de controle direcional 44B não seja permitida se mover para o estado de flutuação 62.

[0118] Configuração 4: Quando a primeira válvula de controle piloto 78 está no estado de função alternativo 86, a primeira válvula de seleção flutuante 90A está no primeiro estado de seleção 91A e a segunda válvula de seleção flutuante 90B está no quarto estado de seleção 93B, a linha de alimentação piloto 76 está conectado à linha piloto de função alternativa 88, que está conectada à linha piloto flutuante 94 por meio do primeiro e quarto estados de seleção 91A, 93B (isto é, a bomba piloto dedicada 74 direciona o fluido hidráulico para a quarta porta de pressão 72B, a fim de mover a segunda válvula de controle direcional 44B para o estado de flutuação 62). A linha piloto descendente 92 está conectada ao reservatório de fluido hidráulico 40 por meio do quarto estado de seleção 93B, de modo que a primeira válvula de controle direcional 44A não seja permitida se mover para o estado descendente 50.

[0119] Configuração 5: Quando a primeira válvula de controle piloto 78 está no estado de função alternativo 86 e a primeira válvula de seleção flutuante 90A está no segundo estado de seleção 93A, a linha piloto descendente 92 ou a linha piloto flutuante 94 está conectada ao fluido hidráulico o reservatório 40 por meio do segundo estado de seleção 93A e a outra da linha piloto descendente 92 ou a linha piloto flutuante 94 está conectada ao reservatório de fluido hidráulico 40 por meio do terceiro ou quarto estados de seleção 91B, 93B. Desta forma, a primeira válvula de controle direcional 44A não tem permissão para se mover para o estado descendente 50 e a segunda válvula de controle direcional 44B não tem permissão para se mover para o estado de flutuação 62.

[0120] Em qualquer uma das configurações 3 a 5, a linha piloto ascendente 84 é despressurizada por meio de uma conexão ao reservatório de fluido hidráulico 40 (por meio do estado de função alternativo 86), de modo que nenhuma das primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B são permitidas a mover para seus respectivos primeiro e segundo estados ascendentes 48A, 48B.

[0121] Em modalidades alternativas, a primeira válvula de seleção flutuante 90A pode ser omitida e o fluxo de fluido hidráulico da linha piloto descendente 92 e da linha piloto flutuante 94 para o reservatório de fluido hidráulico 40 pode ser apenas por meio do terceiro e quarto estados de seleção 91B, 93B ou o terceiro estado neutro ou ascendente 80, 82 da primeira válvula de controle piloto 78.

[0122] Como será descrito em mais detalhes abaixo, o sistema de controle é configurado para permitir que a segunda válvula de controle direcional 44B faça a transição para o estado de flutuação 62 (via movimento das válvulas de controle piloto 78, 90A, 90B, por exemplo, para a configuração 4 delineada acima) quando uma entrada de seleção de flutuação na seção de controles 20 da cabine 18 do veículo de trabalho 10 é acionada. Desta forma, um usuário é capaz de comutar seletivamente para o estado de flutuação 62 ao realizar uma operação de máquina que requer que a lança 22 opere em um modo de flutuação.

[0123] O sistema de controle é configurado para detectar um estado do atuador de lança 24 e permitir que a segunda válvula de controle direcional 44B faça a transição para o estado de flutuação 62 se uma ou mais condições de entrada forem satisfeitas. Ao exigir que uma ou mais condições de entrada sejam satisfeitas, a segunda válvula de controle direcional 44B pode não entrar no estado de flutuação 62 quando seria perigoso fazê-lo ou arriscar danificar o equipamento. Por exemplo, se a lança 22 estiver no ar com uma carga pesada, ela pode cair muito rapidamente no modo de flutuação, o que pode resultar em uma pessoa ou objeto sendo esmagado, ou dano à máquina de trabalho 10. Da mesma forma, se a lança 22 for descida além da parte inferior das esteiras 16 da máquina de trabalho 10, de modo que o chassi 12 seja levantado do solo, entrar no modo de flutuação pode resultar no chassi 12 caindo rapidamente ao solo, o que pode resultar em ferimentos a um operador localizado na cabine 18, ou danos à máquina de trabalho 10.

[0124] O sensor de pressão ascendente 66 está configurado para detectar pressão na câmara ascendente 36 e o sensor de pressão descendente 68 está configurado para detectar pressão na câmara descendente 38. O sistema de controle é configurado para permitir que a segunda válvula de controle direcional 44B transicione para o estado de flutuação 62 se um diferencial de pressão entre a câmara ascendente 36 e a câmara descendente 38 for menor do que um valor limite. Ao comparar a pressão relativa entre as duas câmaras 36, 38, é possível determinar se a lança 22 está no ar (ou seja, a pressão na câmara ascendente 36 é significativamente maior do que na câmara descendente 38), ou levantando o chassi 12 da máquina de trabalho 10 (isto é, a pressão na câmara descendente 38 é significativamente maior do que na câmara ascendente 36). Na modalidade preferida, o valor limite é 10 bar (1000 KPa). Em modalidades alternativas, o valor limite pode ser qualquer valor acima de 5 bar (500 KPa).

[0125] O sistema de controle é configurado para fornecer um alerta para a seção de controle 20 na cabine 18 do veículo de trabalho 10 se uma entrada de seleção de flutuação da seção de controle 20 for acionada e uma ou mais condições de entrada não forem satisfeitas (ou seja, o diferencial de pressão entre a câmara ascendente 36 e a câmara descendente 38 são maiores do que o valor limite). Ao fornecer tal alerta, o usuário fica ciente de que precisa ajustar a posição da lança 22 até que as condições de entrada sejam atendidas (por exemplo, movendo a lança 22 para baixo até que o implemento 14 esteja apoiado no solo).

[0126] O sistema de controle também é configurado para inibir a segunda válvula de controle direcional 44B de transicionar para o estado de flutuação 62 se uma entrada de seleção de flutuação da seção de controle 20 for acionada e uma ou mais condições de entrada não forem satisfeitas (ou seja, o diferencial de pressão entre o estado ascendente a câmara 36 e a câmara descendente 38 é maior do que o valor limite). Inibir a segunda válvula de controle direcional 44B de fazer a transição para o estado de flutuação 62 se as condições de entrada não forem satisfeitas oferece um benefício de segurança adicional, uma vez que não é possível entrar no modo de flutuação a menos que seja seguro fazê-lo (por exemplo, mesmo se o operador ignorar o alerta).

[0127] Em modalidades alternativas, apenas um alerta ou inibição de transição para o estado de flutuação 62 pode ser fornecido em resposta a uma ou mais condições de entrada não sendo satisfeitas.

[0128] Em modalidades alternativas, outras condições de entrada devem ser satisfeitas em vez de, ou além de, garantir que o diferencial de pressão entre a câmara ascendente 36 e a câmara descendente 38 seja menor do que o valor limite. Por exemplo, um sensor de proximidade pode ser fornecido no implemento 14 para determinar se ele está apoiado no solo, e um sensor de proximidade pode ser fornecido em uma extremidade frontal das esteiras 16 para determinar se as esteiras 16 e o chassi 12 são retirados o chão.

[0129] Com referência agora à Figura 3, um sistema hidráulico alternativo para a máquina de trabalho 10 da Figura 1 é indicado em 134. Os componentes correspondentes entre os sistemas hidráulicos das Figuras 3 e 2 são rotulados com o prefixo "1" e apenas as diferenças são discutidas.

[0130] O sistema hidráulico 134 inclui uma válvula flutuante 196 com uma quinta porta de pressão 1102, uma linha flutuante 1104, uma terceira válvula de seleção flutuante 190C tendo o quinto e sexto estados de seleção 191C, 193C e uma linha piloto de válvula flutuante 1106.

[0131] A linha flutuante 1104 fornece uma conexão entre a linha descendente 156 e a linha de tanque 158. A válvula flutuante 196 é fornecida na linha flutuante 1104 para bloquear ou abrir seletivamente a linha flutuante 1104.

[0132] A válvula flutuante 196 tem um estado bloqueado 198 e um estado aberto 1100. O estado bloqueado 198 está configurado para bloquear a linha flutuante 1104 para desconectar a linha descendente 156 da linha de tanque 158 (isto é, para desconectar a câmara descendente 138 do reservatório de fluido hidráulico 140). Na modalidade ilustrada, o estado bloqueado 198 inclui uma válvula de retenção que inibe um fluxo de fluido hidráulico da linha descendente 156 para a linha de tanque 158, mas permite um fluxo unilateral de fluido hidráulico da linha de tanque 158 para a linha descendente 156. Isso ajuda a evitar que a pressão negativa seja formada dentro da câmara descendente 138 quando o volume da câmara descendente aumenta (por exemplo, devido ao movimento da lança 22 na direção descendente durante um modo de flutuação). Em modalidades alternativas, o estado bloqueado 198 pode inibir o fluxo de fluido hidráulico entre a linha descendente 156 e a linha de tanque 158 em ambas as direções.

[0133] O estado aberto 1100 está configurado para abrir a linha flutuante 1104 para conectar a linha descendente 156 à linha de tanque 158 (isto é, para conectar a câmara descendente 138 ao reservatório de fluido hidráulico 140).

[0134] O estado de flutuação 162 da segunda válvula de controle direcional 144B está conectado apenas à linha ascendente 154 e à linha de tanque 158 (isto é, não está conectado à linha descendente 156, como na Figura 2). Em outras palavras, a válvula flutuante 196 é configurada para conectar ou desconectar a câmara descendente 138 ao reservatório de fluido hidráulico 140 independentemente da segunda válvula de controle direcional 144B e o estado de flutuação 162 é configurado para conectar ou desconectar a câmara ascendente 136 ao reservatório de fluido hidráulico 140 independentemente da válvula flutuante 196.

[0135] Ter uma válvula flutuante 196 e estado de flutuação 162 que são configurados para conectar apenas uma das câmaras ascendentes ou descendentes 136, 138 ao reservatório de fluido hidráulico 140 fornece um meio de ter um modo de "flutuação única", onde a lança 22 é permitida mover-se livremente em apenas uma das direções descendente e ascendente, o que pode ser vantajoso para certas operações de máquina 10 de trabalho. Por exemplo, quando o implemento 14 é uma broca de martelo hidráulico, pode ser desejável permitir que a lança 22 se mova para baixo com a gravidade quando uma superfície de perfuração é quebrada pela broca.

[0136] Desta forma, as câmaras 136, 138 podem ser colocadas no modo "de flutuação" separadamente ou em conjunto. Em outras palavras, este arranjo permite "flutuação única" na câmara ascendente 136 (ou seja, movimento livre da lança 22 na direção descendente), "flutuação única" na câmara descendente 138 (ou seja, movimento livre da lança 22 na direção ascendente direção) ou “flutuação dupla” em ambas as câmaras (ou seja, movimento livre da lança 22 em qualquer direção).

[0137] Em modalidades alternativas, a linha flutuante 1104 pode conectar a linha ascendente 154, em vez da linha descendente 156, à linha de tanque 158. Em tais modalidades, o estado de flutuação 162 da segunda válvula de controle direcional 144B seria apenas conectado à linha descendente 154 e à linha de tanque 158 (isto é, não seria conectado à linha ascendente 154). Da mesma forma, este arranjo permitiria o modo de "flutuação dupla" ou "flutuação única" na câmara ascendente ou descendente 136, 138.

[0138] A válvula flutuante 196 é tensionada por mola em direção ao estado bloqueado 198 e a quinta porta de pressão 1102 está configurada para receber fluido hidráulico pressurizado para se mover para o estado aberto 1100.

[0139] A linha piloto da válvula flutuante 1106 conecta a linha piloto flutuante 194 à quinta porta de pressão 1102. A terceira válvula de seleção flutuante 190C é fornecida na linha piloto da válvula flutuante 1106 (isto é, entre a linha piloto flutuante 194 e a quinta porta de pressão 1102).

[0140] O quinto estado de seleção 191C é configurado para conectar a linha piloto da válvula flutuante 1106 ao reservatório de fluido hidráulico 140 (isto é, de modo que a válvula flutuante 196 seja empurrada pela força de tensionamento da mola para o estado bloqueado 198). O sexto estado de seleção 193C é configurado para conectar a linha piloto da válvula flutuante 1106 à linha piloto flutuante 194 (ou seja, de modo que a válvula flutuante 196 seja empurrada para o estado aberto 1100 quando a segunda válvula de controle direcional 144B for empurrada para o estado de flutuação 162, dependendo do estado das primeira e segunda válvulas de seleção flutuantes 190A, 190B). Em outras palavras, esta modalidade permite que o estado de flutuação 162 e o estado aberto 1100 sejam selecionados simultaneamente (ou seja, modo de "flutuação dupla"), ou o estado de flutuação 162 seja selecionado com o estado bloqueado 198 (ou seja, "flutuação única" na ordem descendente direção), mas não o estado aberto 1100 a ser selecionado sem o estado de flutuação 162 (ou seja, sem "flutuação única" na direção ascendente). Em modalidades alternativas, um arranjo de válvula de seleção flutuante diferente 190A, 190B, 190C pode permitir "flutuação única" na direção ascendente.

[0141] Na modalidade ilustrada, as válvulas de seleção flutuantes 190A, 190B, 190C são fornecidas em um bloco de válvula de seleção flutuante 190. Em modalidades alternativas, as válvulas de seleção flutuantes 190A, 190B, 190C podem ser fornecidas como válvulas independentes.

[0142] Com referência agora à Figura 4, um sistema hidráulico alternativo para a máquina de trabalho 10 da Figura 1 é indicado em 234. Os componentes correspondentes entre os sistemas hidráulicos das Figuras 4, 3 e 2 são rotulados com o prefixo "2" e apenas as diferenças são discutidas.

[0143] Na modalidade ilustrada, a válvula flutuante 296 é fornecida entre a linha descendente 256 e a segunda válvula de controle direcional 244B (isto é, não há linha flutuante 1104 entre a linha descendente 256 e a linha de tanque 258, como na Figura 3). Em outras palavras, a válvula flutuante 296 conecta a linha descendente 256 à linha de tanque 258 através do estado de flutuação 262 da segunda válvula de controle direcional 244B. Portanto, este arranjo permite o modo de “flutuação dupla” ou o modo de “flutuação única” na direção descendente, mas não o modo de “flutuação única” na direção ascendente.

[0144] A linha ascendente 254 e a linha descendente 256 são conectadas por meio do estado de flutuação 262 (como na modalidade da Figura 2). Portanto, quando a válvula flutuante 296 está no estado aberto 2100 e a segunda válvula de controle direcional 244B está no estado de flutuação 262, um fluxo regenerativo de fluido hidráulico é permitido entre as câmaras ascendente e descendente 236, 238.

[0145] Com referência agora à Figura 5, um sistema hidráulico alternativo para a máquina de trabalho 10 da Figura 1 é indicado em 334. Os componentes correspondentes entre os sistemas hidráulicos das Figuras 5, 4, 3 e 2 são rotulados com o prefixo "3" e apenas as diferenças são discutidas.

[0146] O sistema hidráulico 334 desta modalidade é semelhante ao sistema hidráulico 134 da Figura 3. A principal diferença é que esta modalidade inclui uma terceira válvula de retenção 3108 entre a segunda válvula de controle direcional 344B e a linha descendente 356. A terceira válvula de retenção 3108 permite apenas um fluxo unilateral de fluido hidráulico do estado de flutuação 362 da segunda válvula de controle direcional 344B para a linha descendente 356. Desta forma, o fluxo regenerativo de fluido hidráulico é permitido da câmara ascendente 336 para a câmara descendente 338 (via o estado de flutuação 362 e a terceira válvula de retenção 3108), mas o fluxo regenerativo entre a câmara descendente 338 e a câmara ascendente 336 não é permitido. Da mesma forma, um fluxo de fluido hidráulico da linha descendente 356 para o reservatório de fluido hidráulico 340 só é permitido por meio da válvula flutuante 396 e da linha flutuante 3104 (ou seja, o fluxo de fluido hidráulico da linha descendente 356 para o reservatório de fluido hidráulico 340 não é permitido por meio do estado de flutuação 362).

[0147] Outra diferença entre esta modalidade e a da Figura 3 é que a válvula flutuante 396 é uma válvula de retenção operada por piloto. No entanto, este ainda tem um estado bloqueado (quando a linha piloto da válvula flutuante 3106 não está pressurizada) e um estado aberto (quando a linha piloto da válvula flutuante 3106 está pressurizada) e funciona da mesma maneira que a válvula flutuante 196 descrita acima.

[0148] Embora a invenção tenha sido descrita em relação a uma ou mais modalidades, será apreciado que várias mudanças ou modificações podem ser feitas sem se afastar do escopo da invenção conforme definido nas reivindicações anexas. Por exemplo:
mais de um atuador de lança 24 pode ser fornecido para mover a lança 22;
as primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B e/ou válvula flutuante 196 podem ser operadas por solenoide, em vez de operadas por piloto;
a primeira válvula de controle piloto 78, válvulas de seleção flutuantes 90A, 90B, 190C e linhas piloto 76, 84, 88, 92, 94 podem ser configuradas alternativamente a fim de controlar o estado das primeira e segunda válvulas de controle direcional 44A, 44B e/ou válvula flutuante 196;
o arranjo de válvula de deslocamento vertical de retenção de carga 60 pode ser omitido;
uma ou mais válvulas de retenção e/ou orifícios adicionais podem ser fornecidos para regular o fluxo e a pressão no sistema hidráulico;
a primeira válvula de controle piloto 78 e as válvulas de seleção flutuantes 90A, 90B, 390C podem ser operadas manualmente (por exemplo, operadas por um botão de pressão, manche, alavanca ou semelhante) ou operadas por solenoide;
uma linha de fluxo regenerativo tendo uma válvula de fluxo regenerativo pode ser posicionada entre a linha ascendente 54 e a linha descendente 56;
o sistema hidráulico pode ser fornecido para controlar outros atuadores de uma máquina de trabalho 10 (por exemplo, um dos atuadores 32, 33); e
a máquina de trabalho 10 pode ser qualquer tipo de máquina de trabalho tendo um braço de trabalho 13 (por exemplo, uma escavadeira pantaneira, retroescavadeira ou semelhante).

Claims

Sistema hidráulico para uma máquina de trabalho do tipo tendo um chassi e uma lança articuladamente fixada ao chassi, o sistema hidráulico caracterizado pelo fato de que compreende:
um reservatório de fluido hidráulico;
um atuador de lança configurado para mover a lança em uma direção ascendente e em uma direção descendente, o atuador de lança tendo uma câmara ascendente e uma câmara descendente;
uma primeira bomba;
uma primeira válvula de controle direcional que compreende um primeiro estado ascendente configurado para direcionar o fluido hidráulico da primeira bomba para a câmara ascendente para mover a lança na direção ascendente, um estado descendente configurado para direcionar o fluido hidráulico da primeira bomba para a câmara descendente para mover o atuador de lança na direção descendente, e um primeiro estado neutro onde a primeira bomba é isolada da câmara ascendente e da câmara descendente;
uma segunda bomba;
uma segunda válvula de controle direcional que compreende um segundo estado ascendente configurado para direcionar o fluido hidráulico da segunda bomba para a câmara ascendente para mover o atuador de lança na direção ascendente, e um segundo estado neutro onde a segunda bomba é isolada da câmara ascendente e da câmara descendente; e
em que a segunda válvula de controle direcional compreende ainda um estado de flutuação configurado para conectar pelo menos uma das câmaras ascendente e descendente ao reservatório hidráulico para permitir que a lança se mova livremente nas direções descendente e/ou descendente.
Sistema hidráulico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema hidráulico é configurado para permitir que a lança se mova livremente ajustando a primeira válvula de controle direcional para o primeiro estado neutro e ajustando a segunda válvula de controle direcional para o estado de flutuação.
Sistema hidráulico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional é configurado para conectar a câmara ascendente e a câmara descendente ao reservatório de fluido hidráulico.
Sistema hidráulico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma válvula flutuante que compreende: um estado bloqueado configurado para desconectar uma das câmaras ascendente e descendente do reservatório de fluido hidráulico; e um estado aberto configurado para conectar a referida uma das câmaras ascendente e descendente ao reservatório de fluido hidráulico.
Sistema hidráulico, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional é configurado para conectar uma das câmaras ascendentes ou descendentes ao reservatório de fluido hidráulico, e em que a válvula flutuante é configurada para conectar ou desconectar a outra das câmaras ascendentes e descendentes ao reservatório de fluido hidráulico, independentemente da segunda válvula de controle direcional.
Sistema hidráulico, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional é configurado para conectar a câmara ascendente e a câmara descendente ao reservatório de fluido hidráulico, e em que a válvula flutuante é configurada para conectar ou desconectar uma das câmaras ascendente ou descendente ao reservatório de fluido hidráulico por meio da segunda válvula de controle direcional quando no estado de flutuação.
Sistema hidráulico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional é configurado para conectar a câmara ascendente à câmara descendente.
Sistema hidráulico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o estado de flutuação da segunda válvula de controle direcional compreende um orifício configurado para restringir o fluxo de fluido hidráulico para o reservatório de fluido hidráulico da câmara ascendente e/ou câmara descendente; e/ou em que o sistema hidráulico compreende ainda um orifício posicionado entre o reservatório de fluido hidráulico e a segunda válvula de controle direcional, em que o referido orifício é configurado para restringir o fluxo de fluido hidráulico para o reservatório de fluido hidráulico da câmara ascendente e/ou câmara descendente.
Sistema hidráulico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro estado ascendente da primeira válvula de controle direcional ou o segundo estado ascendente da segunda válvula de controle direcional é ainda configurado para conectar a câmara descendente ao reservatório de fluido hidráulico.
Sistema hidráulico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o estado descendente da primeira válvula de controle direcional é ainda configurado para conectar a câmara ascendente ao reservatório de fluido hidráulico.
Sistema hidráulico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sistema de controle configurado para alterar o estado das primeira e segunda válvulas de controle direcional.
Sistema hidráulico, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle é configurado para permitir que a segunda válvula de controle direcional transicione para o estado de flutuação quando uma entrada de seleção de flutuação de um veículo de trabalho é acionada.
Sistema hidráulico, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle é configurado para detectar um estado do atuador de lança e permitir que a segunda válvula de controle direcional transicione para o estado de flutuação se uma ou mais condições de entrada forem satisfeitas.
Sistema hidráulico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle compreende um sensor de pressão ascendente configurado para detectar pressão na câmara ascendente e um sensor de pressão descendente configurado para detectar pressão na câmara descendente, e em que o sistema de controle é configurado para permitir a segunda válvula de controle direcional para transição para o estado de flutuação se um diferencial de pressão entre a câmara ascendente e a câmara descendente for menor que um valor limite; opcionalmente, em que o valor limite é maior do que 5 bar (500 KPa); opcionalmente, em que o valor limite é 10 bar (1000 KPa).
Sistema hidráulico, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle é configurado para fornecer um alerta para um veículo de trabalho se uma entrada de seleção de flutuação for acionada e uma ou mais condições de entrada não forem satisfeitas.
Sistema hidráulico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a primeira válvula de controle direcional e a segunda válvula de controle direcional são válvulas de carretel direcionais;
opcionalmente, em que a primeira válvula de controle direcional é tensionada por mola em direção ao primeiro estado neutro e a segunda válvula de controle direcional é tensionada por mola em direção ao segundo estado neutro;
opcionalmente, em que a primeira válvula de controle direcional e a segunda válvula de controle direcional são válvulas operadas por piloto;
opcionalmente, em que a primeira válvula de controle direcional compreende uma primeira porta de pressão configurada para receber fluido hidráulico para mover a primeira válvula de controle direcional para o primeiro estado ascendente, e uma segunda porta de pressão configurada para receber fluido hidráulico para mover a primeira válvula de controle direcional para o estado descendente;
opcionalmente, em que a segunda válvula de controle direcional compreende uma terceira porta de pressão configurada para receber fluido hidráulico pressurizado para mover a segunda válvula de controle direcional para o segundo estado ascendente, e uma quarta porta de pressão configurada para receber fluido hidráulico pressurizado para mover a segunda válvula de controle direcional para o estado de flutuação;
opcionalmente, compreendendo ainda uma ou mais válvulas de controle piloto configuradas para direcionar seletivamente o fluido hidráulico para a primeira, segunda, terceira e quarta portas de pressão;
opcionalmente, em que uma ou mais válvulas de controle piloto compreendem uma primeira válvula de controle piloto que compreende um terceiro estado ascendente configurado para direcionar o fluido hidráulico para a primeira e terceira portas de pressão;
opcionalmente, em que a primeira válvula de controle piloto é operada manualmente por meio de um manche ou semelhante;
opcionalmente, em que uma ou mais válvulas de controle piloto compreendem ainda uma ou mais válvulas de seleção flutuantes configuradas para direcionar o fluido hidráulico para a segunda porta de pressão ou para a quarta porta de pressão;
opcionalmente, em que uma ou mais válvulas de controle piloto compreendem uma primeira válvula de controle piloto compreendendo um terceiro estado ascendente configurado para direcionar fluido hidráulico para a primeira e terceira portas de pressão e um estado de função alternativo configurado para direcionar fluido hidráulico para uma ou mais válvulas de seleção flutuantes;
opcionalmente, compreendendo ainda uma válvula flutuante que compreende: um estado bloqueado configurado para desconectar uma das câmaras ascendente e descendente do reservatório de fluido hidráulico e um estado aberto configurado para conectar a referida câmara ascendente e descendente ao reservatório de fluido hidráulico, em que a válvula flutuante é tensionada por mola em direção ao estado bloqueado e compreende ainda uma quinta porta de pressão configurada para receber fluido hidráulico pressurizado para se mover para o estado aberto, e em que uma ou mais válvulas de seleção flutuantes são ainda configuradas para direcionar seletivamente o fluido hidráulico para a quarta e/ou quinta porta de pressão, ou a segunda porta de pressão;
opcionalmente, em que uma ou mais válvulas de seleção flutuantes são operadas por solenoide, e em que o sistema hidráulico compreende ainda um sistema de controle configurado para acionar uma ou mais válvulas de seleção flutuantes;
opcionalmente, compreendendo ainda uma bomba piloto dedicada configurada para fornecer fluido hidráulico às portas de pressão.
Máquina de trabalho caracterizada pelo fato de que compreende um sistema hidráulico conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.
Método de operação do sistema hidráulico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, o método caracterizado pelo fato de que compreende uma ou mais das seguintes etapas:
- i) mover a lança na direção ascendente por meio de ajuste da primeira válvula de controle direcional para o primeiro estado ascendente, e ajuste da segunda válvula de controle direcional para o segundo estado ascendente;
- ii) manter a posição da lança por meio de ajuste da primeira válvula de controle direcional para o primeiro estado neutro, e ajuste da segunda válvula de controle direcional para o segundo estado neutro;
- iii) mover a lança na direção descendente por meio de ajuste da primeira válvula de controle direcional para o estado descendente, e ajuste da segunda válvula de controle direcional para o segundo estado neutro; e/ou
- iv) permitir que a lança se mova livremente por meio de ajuste da segunda válvula de controle direcional para o estado de flutuação, e de ajuste da primeira válvula de controle direcional para o primeiro estado neutro.
Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o sistema hidráulico compreende ainda uma válvula flutuante que compreende: um estado bloqueado configurado para desconectar uma das câmaras ascendente e descendente do reservatório de fluido hidráulico; e um estado aberto configurado para conectar a referida uma das câmaras ascendentes e descendentes ao reservatório de fluido hidráulico; em que a etapa iii) compreende ainda, opcionalmente, ajustar a válvula flutuante para o estado aberto.
Método, de acordo com a reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que a etapa iii) compreende ainda:
- a) acionar uma entrada de seleção de flutuação do veículo de trabalho;
- b) detectar um estado do atuador de lança;
- c) permitir que a segunda válvula de controle direcional faça a transição para o estado de flutuação se uma ou mais condições de entrada forem satisfeitas pelo estado do atuador de lança;
- d) fornecer um alerta para o veículo de trabalho e/ou inibir a segunda válvula de controle direcional de transicionar para o estado de flutuação se a entrada de seleção de flutuação for acionada e uma ou mais condições de entrada não forem satisfeitas;
opcionalmente, em que a etapa b) compreende a detecção de um diferencial de pressão entre a câmara ascendente e a câmara descendente, e em que a etapa c) compreende permitir que a segunda válvula de controle direcional transicione para o estado de flutuação se o diferencial de pressão entre a câmara ascendente e a câmara descendente for menor do que um valor limite.