ES2272931T3 - Sistema de control para un dispositivo de accionamiento hidraulico. - Google Patents
Sistema de control para un dispositivo de accionamiento hidraulico. Download PDFInfo
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Abstract
Dispositivo de accionamiento hidráulico de una máquina de trabajo configurada como un tractor de un eje, con dos motores (3, 4) accionables de forma rotatoria y una bomba (2) para el transporte de un medio líquido a través de conductos que conectan la bomba (2) y el motor de accionamiento correspondiente (3, 4) en un circuito del medio líquido; estando una sección de conducto (6, 8) del circuito hidráulico, que conecta la bomba (2) con el motor de accionamiento correspondiente (3, 4) y conduce líquido a presión al motor de accionamiento (3, 4), conectada a través de un primer conducto de control (23, 25) con un primer cilindro (15, 17) de un primer émbolo (19, 21) que puede ser sometido a presión y que se apoya mediante muelles (27, 29) en el fondo del primer cilindro (15, 17); estando un conducto de retorno de líquido (8, 9) del motor de accionamiento (3, 4) conectado a través de un segundo conducto de control (24, 26) con un segundo cilindro (16, 19) de un segundo émbolo (20, 22) de una válvula de regulación (11, 12) asociada con el motor de accionamiento (3, 4), segundo émbolo que puede ser sometido a presión en conexión de accionamiento con el primer émbolo (19, 21) y que se apoya mediante muelles (28, 30) en el fondo del segundo cilindro (16, 18); presentando la sección de conducto (6, 9) una válvula de retención (7) que cierra el retorno de líquido y estando dispuesto aguas abajo del motor de accionamiento (3, 4), visto en la dirección de la corriente del medio líquido, un conducto de conexión (31, 32) configurado como una derivación del conducto de retorno de líquido (8) y equipado con una válvula de retención (33) que cierra el retorno de líquido y con una bomba reversible (2), estando los motores de accionamiento (3, 4) asociados con cada rueda del tractor de un eje conectados en serie en el circuito hidráulico, estando cada motor de accionamiento (3, 4) asociado con una válvula de estrangulamiento (35, 36) que está dispuesta en cada caso en una sección de conducto (6, 8, 9), que conduce el líquido a presión a un motor de accionamiento (3, 4), y en una sección de conducto (6, 8, 9) del conducto de derivación (43, 44) que conecta el circuito hidráulico, que conduce el líquido a presión de vuelta a la bomba (2).
Description
Sistema de control para un dispositivo de
accionamiento hidráulico.
La invención se refiere a un sistema para
controlar un dispositivo de accionamiento hidráulico de una máquina
de trabajo configurada como un tractor de un eje, con como mínimo un
motor accionable de forma rotatoria y una bomba para el transporte
de un medio líquido a través de conductos que conectan la bomba y el
motor de accionamiento en un circuito del medio líquido; estando una
sección de conducto del circuito hidráulico, que conecta la bomba
con el motor de accionamiento y conduce líquido a presión al motor
de accionamiento, conectada a través de un primer conducto de
control con un primer cilindro de un primer émbolo que puede ser
sometido a presión y que se apoya mediante muelles en el fondo del
primer cilindro; estando un conducto de retorno de líquido del motor
de accionamiento conectado a través de un segundo conducto de
control con un segundo cilindro de un segundo émbolo de una válvula
de regulación asociada con el motor de accionamiento, segundo émbolo
que puede ser sometido a presión en conexión de accionamiento con el
primer émbolo y que se apoya mediante muelles en el fondo del
segundo cilindro; presentando la sección de conducto una válvula de
retención que cierra el retorno de líquido; y estando dispuesto
aguas abajo del motor de accionamiento, visto en la dirección de la
corriente del medio líquido, un conducto de conexión configurado
como una derivación del conducto de retorno de líquido y equipado
con una válvula de retención que cierra el retorno de líquido; y con
una bomba reversible y motores de accionamiento asociados con cada
rueda del tractor de un eje y conectados en serie en el circuito
hidráulico.
Esta aplicación afecta principalmente a
accionamientos de traslación hidráulicos para máquinas de trabajo
agrícolas y municipales, como por ejemplo tractores con un eje para
remolcar vehículos o como portainstrumentos en la agricultura y
trabajos municipales, máquinas de construcción autopropulsadas,
mecanismos de elevación hidráulicos, carretillas elevadoras,
plataformas elevadoras o similares, plumas y aparatos de trabajo de
accionamiento hidráulico para máquinas de construcción, como por
ejemplo excavadoras, cargadoras de pala, grúas móviles, etc.
Ya se conocen diferentes conceptos de dirección
para el mecanismo de dirección de accionamientos de traslación
hidráulicos con un circuito cerrado del medio de presión
líquido.
Está muy extendido un sistema de dirección para
tractores de un eje, en el que cada rueda tiene asociado un motor de
accionamiento propio, de modo que se pueden ajustar diferentes
números de revoluciones en los motores de accionamiento o en las
ruedas.
En otro tipo de dirección, toda la corriente de
líquido se conduce a los motores de accionamiento a través de un
distribuidor de corriente.
Un sistema dado a conocer en el documento
CH-A-689015 para la dirección de un
tractor de un eje, se basa en la apertura y el cierre de conductos
de derivación instalados, para lo que también se requiere únicamente
una bomba de desplazamiento variable.
En otros casos se utilizan cuatro, así llamados,
frenos de gradiente en combinación con conductos de derivación para
la dirección de un eje.
En las realizaciones arriba mencionadas se
producen problemas cuando los motores de accionamiento se convierten
en bombas, es decir, cuando se acelera el lado de carga. Esto ocurre
cuando un momento de giro adicional actúa desde el exterior sobre el
eje de accionamiento de una máquina de accionamiento, por ejemplo
durante la marcha cuesta abajo de un vehículo autopropulsado y/o
durante una ralentización del accionamiento de traslación o del
dispositivo de accionamiento mediante reducción del caudal de una
bomba o bomba de desplazamiento variable.
En ese caso se produce una, así llamada,
cavitación en el conducto de presión entre la bomba y el o los
motores de accionamiento, ya que el motor de accionamiento
convertido en bomba puede transportar entonces un caudal mayor que
el de la bomba.
Como ya se ha descrito más arriba a modo de
ejemplo, esta circunstancia se puede resolver mediante válvulas de
freno de gradiente. Éstas se instalan en cada lado de entrada o
salida de un motor de accionamiento. Por consiguiente, en caso de un
vehículo autopropulsado con dos motores de accionamiento que se
pueda desplazar en dos sentidos mediante motores reversibles, se
requieren cuatro válvulas de freno de gradiente.
Otra posibilidad para reducir el problema
existente consiste en someter dicho circuito hidráulico a una
determinada presión previa.
En el concepto con conductos de derivación sin
válvulas de freno de gradiente, además de la cavitación, en
determinadas condiciones de servicio también se pueden producir
limitaciones de dirección por una recirculación del medio de trabajo
líquido dentro del circuito hidráulico entre el motor de
accionamiento y la válvula de dirección que constituye una
derivación, lo que influye negativamente en la capacidad de
dirección. Como es sabido, esta desventaja sólo se puede eliminar
con válvulas de freno de gradiente.
Estas ejecuciones tienen grandes pérdidas por
conducción y sólo se pueden realizar con un elevado coste.
El documento
EP-A-0'457'913 proporciona un
sistema de circuito con una bomba hidráulica para el accionamiento
de traslación de una excavadora. Para reducir los ruidos y evitar la
cavitación está prevista una bomba hidráulica adicional que está
conectada, a través de un conducto que presenta una válvula de
compensación y medios de baja presión, con los conductos de avance y
retorno del sistema de circuito que conectan el motor hidráulico con
la bomba hidráulica.
La invención tiene por objetivo crear un sistema
de control para un dispositivo de accionamiento hidráulico con el
que no se produzca la cavitación en los conductos y esté excluida la
posibilidad de una recirculación interna del medio de trabajo
líquido.
Este objetivo se resuelve según la invención
mediante el dispositivo con las características indicadas en la
reivindicación 1.
De este modo se puede producir y utilizar un
sistema de control económico, que no influye negativamente en el
grado de eficacia, para un dispositivo de accionamiento
hidráulico.
La invención se explica a continuación mediante
un ejemplo de realización con referencia a los dibujos, a los que se
remite en relación con todos los detalles no mencionados en la
descripción. En los dibujos:
La figura 1: muestra una representación
esquemática de un sistema de control para un dispositivo de
accionamiento en la posición de reposo para un accionamiento de
traslación de una máquina de trabajo de uso universal.
La figura 2 y última: muestra el sistema según
la figura 1 en la posición de servicio.
Como motores de accionamiento son adecuados los
motores hidráulicos con eje de accionamiento rotatorio, unidades de
émbolo-cilindro de accionamiento hidráulico u otros
órganos de accionamiento hidráulico.
El sistema 1 consiste en un dispositivo de
accionamiento que presenta dos motores de accionamiento 3, 4 que
están conectados por conductos con una bomba de desplazamiento
variable (tal como se muestra) o de desplazamiento constante 2.
La máquina de trabajo presenta un eje de
traslación provisto de una rueda en cada extremo. Cada rueda está
conectada con un motor de accionamiento hidráulico 3, 4. El sistema
también consiste en secciones de conducto que configuran un circuito
hidráulico en el que están dispuestos la bomba 2 y los motores de
accionamiento 3, 4.
Una sección de conducto 6 configurada como
conducto de entrada según la flecha F (que en caso de una bomba
reversible 2 también se puede utilizar como sección de retorno de
líquido) presenta una válvula de retención 7 y conecta la bomba de
desplazamiento variable 2 con un motor de accionamiento 4.
Una sección de conducto 8 configurada como
conducto de salida del motor de accionamiento 4 (que en caso de una
bomba reversible 2 también sirve como conducto de entrada al motor
de accionamiento 4) constituye en este caso un conducto de entrada
análogo al conducto 6 para otro motor de accionamiento 3 conectado
en serie, que está conectado a su vez con la bomba 2 a través de una
sección de conducto de retorno 9 (también utilizada como sección de
conducto de entrada en caso de inversión), con lo que cierra el
circuito del líquido. En el conducto de entrada 8, el otro motor de
accionamiento 3 también tiene preconectada una válvula de retención
10 que impide el retorno del líquido a presión.
Cada uno de los motores 3, 4 tiene asignada una
válvula de regulación 11, 12 que reacciona automáticamente por
presión.
Cada válvula de regulación 11, 12 presenta una
corredera móvil 13, 14 que está configurada en sus extremos en cada
caso por un émbolo 19 a 22 guiado en un cilindro 15 a 18 o un
espacio de admisión de líquido. Cada uno de los cilindros 15, 17 de
los émbolos correspondientes 19, 21 está conectado con conductos de
entrada 6, 8 ó 9 a través de un conducto de control 23, 25.
Los cilindros opuestos en cada caso 16, 18 de
las válvulas de regulación 11, 12 también están conectados con el
conducto de salida/entrada 8 o con la sección de conducto de retorno
9 a través de conductos de control 24, 26.
Los émbolos 19 a 22 están apoyados en cada caso
a través de muelles 27 a 30 en el fondo de un cilindro 15 a 18.
Para que el sistema sea completo se han de
indicar otros conductos de conexión 31, 32 equipados cada uno con
una válvula de retención 33, 34 respectivamente que actúa contra el
sentido de flujo F, y que desempeñan la misma función que las
válvulas de retención 7, 12 con la misma disposición en el sentido
de flujo F' o con una bomba 2 invertida para controlar los motores
de accionamiento 3, 4.
Cada motor de accionamiento 3, 4 tiene asignada
una válvula de estrangulamiento regulable 35, 36 para modificar el
número de revoluciones del mismo. En el presente ejemplo de
realización están previstas válvulas de estrangulamiento 35, 36 de
accionamiento manual con las que se controla el dispositivo de
accionamiento, por ejemplo el número de revoluciones de las ruedas
de un eje de traslación.
Las válvulas de estrangulamiento 35, 36 están
dispuestas en cada caso en conductos de derivación 43, 44 que están
asignados a un motor de accionamiento 3, 4, conectando el conducto
de derivación 43 el conducto de entrada 6 y el conducto de
retorno/entrada 8 y estando conectado el conducto de derivación 44
por un extremo con el conducto de entrada/retorno 8 y por el otro
extremo con el conducto de retorno 9.
Los conductos de derivación 43, 44 también
presentan estrangulamientos fijos 41, 42.
Las válvulas de estrangulamiento 35, 36 están
formadas por una unidad de émbolo doble-cilindro,
con la que, a través de un émbolo 49, 50 en cada caso, se puede
interrumpir el conducto de derivación 43, 44, o con la que, a través
de un órgano de accionamiento 37, 38 unido al émbolo 49, 50, el
émbolo 49, 50 se puede poner en una posición de apertura o de cierre
del conducto de derivación 47, 48. El extremo del órgano de
accionamiento 37, 38 orientado hacia el émbolo 49, 50, que está
configurado a modo de émbolo, configura con éste y con el cilindro
correspondiente un espacio de conexión que conecta las secciones de
conducto 6, 8, 9 en cada caso a través del conducto de derivación
47, 48.
A continuación se describe el funcionamiento del
dispositivo de accionamiento controlable en caso de una carga de
trabajo normal, por una parte, y en caso de una energía de
accionamiento introducida desde el exterior a través de los motores
de accionamiento o el dispositivo de accionamiento, por otra, por
ejemplo en caso de marcha cuesta abajo o en caso de una
ralentización de la velocidad de traslación de una máquina de
trabajo configurada como un tractor de un eje.
En caso de una carga de trabajo normal, a partir
de la posición de reposo de la máquina de trabajo según la figura 2,
cuando la bomba 2 está en marcha se acumula una presión dependiente
de la carga en la sección de conducto/conducto de entrada 6. Al
mismo tiempo entra líquido en el cilindro 15 a través del conducto
de control 23 y desplaza la corredera 13 de tal modo que el émbolo
20 abre el conducto de salida/entrada 8. El mismo efecto se produce
con respecto a la válvula de regulación 12. El circuito hidráulico
actúa a través de la bomba 2. Después puede tener lugar el proceso
de dirección a través de las válvulas de estrangulamiento 35, 36, es
decir, la válvula de estrangulamiento 35 actúa exclusivamente sobre
el motor de accionamiento 4, mientras que la válvula de
estrangulamiento 36 controla el motor de accionamiento 3 de la
máquina de trabajo.
En caso de una marcha cuesta abajo, debido a la
inclinación del terreno se produce una energía de accionamiento que
actúa desde fuera a través de las ruedas de la máquina de trabajo y
que convierte los motores de accionamiento 3, 4 en bombas. Esto hace
que aumente la presión en el lado de salida de los motores de
accionamiento 3, 4, de modo que, debido a la presión en el conducto
de control 24, 26, la corredera 13, 14 de las válvulas de regulación
11, 12 se mueve hacia la posición de reposo y provoca una caída de
presión en el conducto 8, 9.
La energía de accionamiento que actúa desde el
exterior se transforma en calor y en los conductos de entrada 6, 8 ó
9 se mantiene una presión hidráulica. De este modo queda excluida la
posibilidad de cavitación y recirculación interna del líquido.
Los estrangulamientos 41 ó 42 provocan entre la
sección de conducto 6 y 8 ó 9 o en los conductos de control 23, 24 ó
25, 26 una caída de presión dependiente de la circulación, que evita
que la corredera 13, 14 de la válvula de regulación 11, 12 se cierre
por completo en caso de un caudal grande, ya que en caso de altas
presiones se mantiene una diferencia de presión en los conductos de
control 23, 24 ó 25, 26, con lo que se evita un bloqueo de los
motores de accionamiento 3, 4. Sin los estrangulamientos se podría
producir una compensación de presión a ambos lados de la corredera
de regulación 12, 13 (en los conductos de control 23, 24; 25, 26) y
además las correderas de regulación 12, 13 se cerrarían en caso de
altas presiones.
Claims (9)
1. Dispositivo de accionamiento hidráulico de
una máquina de trabajo configurada como un tractor de un eje, con
dos motores (3, 4) accionables de forma rotatoria y una bomba (2)
para el transporte de un medio líquido a través de conductos que
conectan la bomba (2) y el motor de accionamiento correspondiente
(3, 4) en un circuito del medio líquido; estando una sección de
conducto (6, 8) del circuito hidráulico, que conecta la bomba (2)
con el motor de accionamiento correspondiente (3, 4) y conduce
líquido a presión al motor de accionamiento (3, 4), conectada a
través de un primer conducto de control (23, 25) con un primer
cilindro (15, 17) de un primer émbolo (19, 21) que puede ser
sometido a presión y que se apoya mediante muelles (27, 29) en el
fondo del primer cilindro (15, 17); estando un conducto de retorno
de líquido (8, 9) del motor de accionamiento (3, 4) conectado a
través de un segundo conducto de control (24, 26) con un segundo
cilindro (16, 19) de un segundo émbolo (20, 22) de una válvula de
regulación (11, 12) asociada con el motor de accionamiento (3, 4),
segundo émbolo que puede ser sometido a presión en conexión de
accionamiento con el primer émbolo (19, 21) y que se apoya mediante
muelles (28, 30) en el fondo del segundo cilindro (16, 18);
presentando la sección de conducto (6, 9) una válvula de retención
(7) que cierra el retorno de líquido y estando dispuesto aguas abajo
del motor de accionamiento (3, 4), visto en la dirección de la
corriente del medio líquido, un conducto de conexión (31, 32)
configurado como una derivación del conducto de retorno de líquido
(8) y equipado con una válvula de retención (33) que cierra el
retorno de líquido y con una bomba reversible (2), estando los
motores de accionamiento (3, 4) asociados con cada rueda del tractor
de un eje conectados en serie en el circuito hidráulico, estando
cada motor de accionamiento (3, 4) asociado con una válvula de
estrangulamiento (35, 36) que está dispuesta en cada caso en una
sección de conducto (6, 8, 9), que conduce el líquido a presión a un
motor de accionamiento (3, 4), y en una sección de conducto (6, 8,
9) del conducto de derivación (43, 44) que conecta el circuito
hidráulico, que conduce el líquido a presión de vuelta a la bomba
(2).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los émbolos (19, 20, 21, 22) de cada
válvula de regulación (11, 12), en la posición de reposo de ésta,
atraviesan y cierran en cada caso una sección de entrada (45, 46) o
salida (47, 48) que conecta la sección de conducto (6, 8) con el
motor de accionamiento (3, 4).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque una sección de conducto (6, 8, 9) que
conduce líquido a presión a un motor de accionamiento (3, 4) se
puede conmutar como sección de conducto de retorno (6, 8, 9).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque los motores de accionamiento (3,
4) están conectados a través de una sección de conducto (8).
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque cada válvula de estrangulamiento (35,
36) presenta un órgano de accionamiento (37, 38) para su
regulación.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque el órgano de accionamiento (37, 38) está
configurado como el émbolo de una unidad de
émbolo-cilindro.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque otro émbolo (49, 50) de la unidad de
émbolo-cilindro está dispuesto a cierta distancia en
el conducto de derivación (43, 44) en forma de un órgano de cierre
regulable.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
4 a 7, caracterizado porque una distancia entre el émbolo y
el otro émbolo (49, 50) forma un espacio de conexión en el conducto
de derivación (43, 44) cuando la válvula de estrangulamiento (35,
36) está abierta.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
4 a 8, caracterizado porque en una sección (47, 48) del
conducto de derivación (43, 44) está dispuesto un estrangulamiento
no regulable (41, 42).
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| EP1452381A1 (de) | 2004-09-01 |
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