ES2296060T3 - Cilindro hidraulico para ser utilizado en herramienta hidraulica. - Google Patents
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Abstract
Un cilindro hidráulico, por ejemplo para su uso en una herramienta hidráulica, compuesto por: - un cuerpo cilíndrico hueco (8) que aloja - un primer pistón (14-20), que está compuesto por una biela hueca del primer pistón (14), que se extiende desde el cuerpo del cilindro, y un cuerpo del primer pistón (20) conectado a ella, y este cuerpo del cilindro y el mencionado cuerpo del primer pistón definen una primera cámara cilíndrica (21), y el mencionado cuerpo del cilindro, el mencionado cuerpo del primer cilindro y la mencionada biela del primer pistón definen una segunda cámara cilíndrica (22) así como - un segundo pistón (26-25) alojado en la biela hueca del primer pistón (14), el cual está compuesto por una biela del segundo pistón (26), que se extiende desde el cuerpo del primer pistón y que está conectada al cuerpo del cilindro (8), y un cuerpo del segundo pistón (25) conectado a ella, y la mencionada biela del primer pistón y el mencionado cuerpo del segundo pistón definen una tercera cámara cilíndrica (23); y la mencionada biela del primer pistón, el mencionado cuerpo del primer pistón, la mencionada biela del segundo pistón y el mencionado cuerpo del segundo pistón definen una cuarta cámara cilíndrica (24), - en la cual la biela del segundo pistón (26) tiene al menos un orificio (27) que finaliza en la tercera cámara cilíndrica, y en el cual - las cámaras cilíndricas (21-22-23-24) pueden ser conectadas a una primera (P1) y una segunda (P2) líneas de suministro, respectivamente, para un fluido presurizado para extender y retraer la biela del primer pistón (14), lo cual se caracteriza porque al menos una válvula de control de presión (30) está incluida, que controla el suministro de fluido presurizado a las cámaras cilíndricas dependiendo de la diferencia de presión entre la primera línea de suministro y la segunda línea de suministro al controlar una válvula controlada por presión (31) sobre la base de la diferencia de presión entre la primera línea de suministro y la segunda línea de suministro, de tal modo que cuando la presión causada por la resistencia de carga durante el movimiento hacia afuera/adentro de la biela del primer pistón es inferior respecto de el nivel predeterminado de presión, entonces la válvula controlada por presión adoptará una primera/segunda posición extrema, y cuando la presión causada por la resistencia de carga sea mayor que el nivel predeterminado de presión, la válvula controlada por presión adoptará una posición central.
Description
Cilindro hidráulico para ser utilizado en
herramienta hidráulica.
La invención consiste en un cilindro hidráulico,
por ejemplo para ser utilizado en una herramienta hidráulica,
consistente en un cuerpo cilíndrico hueco que aloja un primer
pistón; este primer pistón está compuesto por una biela hueca del
primer pistón, que se extiende desde el cuerpo del cilindro, y un
cuerpo del primer pistón conectado a ella; el mencionado cuerpo del
cilindro y el mencionado cuerpo del primer pistón definen una
primera cámara cilíndrica; y el mencionado cuerpo del cilindro, el
mencionado cuerpo del primer pistón y la mencionada biela del
primer pistón definen una segunda cámara cilíndrica, así como un
segundo pistón alojado en la biela hueca del primer pistón, segundo
pistón que está compuesto por una biela del segundo pistón, que se
extiende a través del cuerpo del primer pistón y que se conecta al
cuerpo del cilindro, y un cuerpo del segundo pistón conectado a
ella; la mencionada biela del primer pistón y el mencionado cuerpo
del segundo pistón definen una tercera cámara cilíndrica, y la
mencionada biela del primer pistón, la mencionada biela del segundo
pistón, y el mencionado cuerpo del segundo pistón definen una
cuarta cámara cilíndrica, en la cual la biela del segundo pistón
está provista con al menos un orificio que finaliza en la tercera
cámara cilíndrica, mediante el cual las cámaras cilíndricas pueden
ser conectadas a una primera y segunda línea de suministro,
respectivamente, para un fluido presurizado para extender y retraer
la biela del primer pistón.
Una herramienta hidráulica que es operada
mediante un cilindro hidráulico tal como el descrito arriba es
conocida, por ejemplo, de la patente europea número 0 641 618 B1.
La mencionada patente revela un marco que puede ser acoplado a un
brazo de una máquina excavadora o semejante, marco al cual puede
acoplarse un montaje de dos valvas. Una de las valvas puede ser
girada en relación a la otra valva mediante un cilindro de ajuste
hidráulico.
El movimiento hacia afuera de la biela del
pistón del cilindro de ajuste hace que la valva giratoria se aleje
de la valva fija.
Un cilindro de ajuste de una herramienta tal es
controlado o energizado mediante la hidráulica de la máquina en
cuestión, cuya construcción determina más o menos la presión
operativa disponible del fluido así como el flujo de fluido a ser
suministrado. Un gran diámetro interno del cuerpo del cilindro
permite ofrecer altas fuerzas de cilindro, pero requiere elevados
flujos de fluido en el circuito hidráulico, lo que a su vez conduce
a tiempos de ciclo innecesariamente largos.
Por otra parte, es deseable operar la
herramienta hidráulica con un mínimo flujo de fluido de retorno,
debido a que un continuo bombeo innecesario de altos flujos de
fluido a través del circuito hidráulico desde y hacia el cilindro
de ajuste produce por una parte innecesarias pérdidas de bombeo
(pérdida de presión) debido a resistencia del caño, mientras que
además la producción de calor y el consumo adicional de combustible
de la máquina en cuestión afectan la eficiencia.
Un cilindro hidráulico tal como el mencionado en
la introducción es conocido de, por ejemplo, la publicación de
patente alemana número 1,0121,612. Por el momento, los actuales
cilindros de ajuste se caracterizan por bajos tiempos de ciclo,
bajos flujos de retorno de fluido y elevadas fuerzas de cilindro
sólo durante el impulso hacia afuera de la biela del pistón; sin
embargo, los cilindros conocidos carecen en particular de altas
fuerzas de cilindro durante el impulso hacia adentro.
Esta última característica resulta
particularmente deseable en herramientas hidráulicas de demolición,
tales como cortadoras de productos de desecho y similares, debido
a que ocasionalmente queda trabado hierro entre las valvas y no se
suelta hasta que altas fuerzas de cilindro son ejercidas durante el
impulso hacia adentro de la biela del pistón.
En consecuencia, es un objetivo de la invención
ofrecer un cilindro mejorado del tipo referido en la introducción,
que por una parte presente breves tiempos de ciclo y bajos flujos
de retorno de fluidos, tanto durante el impulso hacia afuera como
hacia adentro, y que por otra parte sea capaz de generar altas
fuerzas de cilindro tanto durante el impulso hacia afuera como
durante el impulso hacia adentro.
Según la invención, el cilindro tiene como
característica para tal fin que incluye al menos una válvula de
control de presión que controla el suministro de fluido
presurizado a las varias cámaras cilíndricas dependiendo de la
diferencia de presión entre la primera línea de suministro y la
segunda línea de suministro. El cilindro presentado según la
invención ofrece una cámara cilíndrica muy funcional, haciendo de
este modo posible poner a las cámaras cilíndricas en comunicación
con las líneas de suministro para fluido presurizado dependiendo
de las condiciones de operación.
Más en detalle, la válvula de control de presión
controla una válvula controlada por presión sobre la base de la
diferencia de presión existente entre la primera línea de
suministro y la segunda línea de suministro, de tal modo que cuando
la presión causada por la resistencia de carga durante el impulso
hacia afuera/adentro de la biela del primer pistón es inferior al
nivel predeterminado de presión, la válvula controlada por presión
adoptará una posición extrema primera/segunda, y cuando la presión
producida por la resistencia de carga sea mayor que el nivel de
presión predeterminado, la válvula controlada por presión adoptará
una posición central.
Cuando la carga disminuya nuevamente, la válvula
controlada por presión adoptará nuevamente una posición extrema
primera/segunda.
En una realización especial, la válvula
controlada por presión, en su posición central, pone a las cámaras
cilíndricas primera y tercera en comunicación con la primera línea
de suministro, y a las cámaras cilíndricas tercera y cuarta con la
segunda línea de suministro, mientras que en la primera y segunda
posición extrema, las cámaras cilíndricas primera, segunda, tercera
y cuarta pueden ser puestas en comunicación con la primera y/o la
segunda línea de suministro.
Más específicamente, cuando la presión producida
por la resistencia de carga es inferior al nivel predeterminado de
presión tanto durante el impulso hacia afuera como durante el
impulso hacia adentro de la biela del primer pistón, la velocidad
de movimiento de la biela del primer pistón será alta y la fuerza
de la mencionada biela de pistón será baja, y cuando la presión
producida por la resistencia de carga sea menor que el nivel
predeterminado de presión tanto durante el impulso hacia afuera como
durante el impulso hacia adentro de la biela del primer pistón, la
velocidad de movimiento de la biela del primer pistón será alta y
la fuerza de la mencionada biela de pistón será baja.
De este modo, pueden lograrse altas velocidades
de cilindro (y como consecuencia tiempos de ciclo más cortos),
mientras que por otra parte pueden generarse altas fuerzas de
cilindro también durante el impulso hacia afuera y en particular
durante el impulso hacia adentro.
En su primera posición extrema, la válvula
controlada por presión puede poner a las cámaras cilíndricas
segunda, tercera y cuarta en comunicación con la segunda línea de
suministro, mientras que en su segunda posición extrema, la válvula
controlada por presión pone a la tercera cámara cilíndrica y al
menos a la segunda cámara cilíndrica en comunicación con la segunda
línea de suministro.
Por otra parte, en una realización especial, la
válvula controlada por presión pone en comunicación a la segunda
cámara cilíndrica con la segunda línea de suministro en la segunda
posición extrema de la misma.
De acuerdo con un aspecto especial de la
invención, la segunda cámara cilíndrica y la cuarta cámara
cilíndrica están en comunicación entre sí; en una primera
realización, la mencionada segunda cámara cilíndrica y la
mencionada cuarta cámara cilíndrica están en comunicación entre sí
mediante al menos una abertura formada en la biela del primer
pistón. En otra realización, la biela del segundo pistón está
provista con un orificio adicional que finaliza en la cuarta cámara
de cilindro, orificio que conecta a la cuarta cámara cilíndrica con
una cuarta línea de suministro para el fluido presurizado.
Por lo tanto se comprende que una cuarta cámara
cilíndrica puede ser energizada independientemente de las otras
cámaras cilíndricas. De este modo se obtiene un cilindro hidráulico
incluso más versátil.
En una realización especial, las cámaras
cilíndricas segunda y tercera están cada una en comunicación con un
recipiente de almacenamiento para fluido mediante una válvula de
no-retorno. La válvula de no-retorno
para la tercera cámara cilíndrica puede ser una válvula de no-
retorno controlada por presión, en particular una válvula de
no-retorno que sea controlada por la válvula de
control de presión. Como resultado, el flujo de retorno del fluido
a través de las líneas es reducido aún más mediante una recolección
temporaria de parte del flujo de retorno proveniente de las cámaras
segunda y tercera en un recipiente de almacenamiento durante el
impulso hacia adentro dependiendo de la presión prevaleciente de
retorno del fluido.
El fluido almacenado es entregado nuevamente al
circuito hidráulico durante el impulso hacia afuera de la biela
del pistón. Esto produce una mayor reducción de las pérdidas de
bombeo, pérdidas de resistencia, etc.
La invención será ahora explicada en más detalle
en referencia a un dibujo, en el cual:
Las Figuras 1a y 1b son vistas de una
realización de una herramienta hidráulica según la descripción
anterior, que se acopla al brazo de una excavadora.
Las Figuras 2a-2d muestran
cuatro situaciones de operación de una realización básica de un
cilindro hidráulico según la invención.
Las Figuras 4a-4d muestran
cuatro situaciones de operación de una realización especial de un
cilindro hidráulico según la invención.
La Figura 5 muestra otra realización de un
cilindro hidráulico según la invención.
La Figura 6 muestra aún otra realización de un
cilindro hidráulico según la invención.
Para una mejor comprensión de la invención, las
partes semejantes serán indicadas con los mismos numerales en la
descripción de las figuras que puede verse abajo.
Las Figuras 1a y 1b son dos vistas de una
herramienta hidráulica que es impulsada o energizada por un
cilindro de ajuste hidráulico. La herramienta ilustrada de la
descripción anterior está compuesta por un marco (1) que incluye
una primera parte (2) del marco, parte (2) del marco que está
acoplada a una segunda parte (3) del marco mediante una plataforma
giratoria (2'). Las dos partes (2 y 3) del marco pueden rotar en
relación a la otra por medios que no son mostrados, por ejemplo por
medios de ajuste operados hidráulicamente, que son conocidos per
se.
La parte (2) del marco está provista con medios
de acople (4, 4') que son conocidos per se, mediante los
cuales el dispositivo (1) puede ser acoplado al extremo del brazo
de una excavadora o una máquina de movimiento de tierra similar,
por ejemplo.
Una primera valva (12) está conectada a la parte
(3) del marco (1) mediante un pasador de pivote (10) y un pasador
de la herramienta de corte y/o aplastamiento que se muestra en las
Figuras 1a y 1b.
Alojado en la biela hueca del primer pistón (14)
se encuentra un segundo pistón compuesto de una biela del segundo
pistón, que se extiende a través del cuerpo del primer pistón (20)
y que está conectada al cuerpo cilíndrico hueco (8), y un cuerpo
del segundo pistón (25) al que está conectada. La dimensión externa
del cuerpo del segundo pistón (25) corresponde a la dimensión
interna de la biela hueca del primer pistón (14).
De acuerdo a la invención, el circuito
hidráulico está parcialmente constituido por una válvula controlada
por presión (31), que es provista con un una primera linea de
suministro (P1), que puede ser puesta en comunicación con la cámara
del primer cilindro (21). Cuando un fluido presurizado (por
ejemplo, aceite) es conducido a través de la primera línea de
suministro (P1) a la primera cámara cilíndrica (21), la biela del
pistón (14) se extenderá (movimiento hacia afuera) bajo la
influencia del aumento de presión en la cámara cilíndrica (21).
Para este fin, se incluye una brida (B1) en el cuerpo del cilindro
(8), a la cual puede conectarse la línea de suministro (P1).
Además, la cámara del segundo cilindro (22)
incluye una brida de conexión (S1), la cual puede ser conectada
entre otros a la segunda línea de suministro (P2) mediante una
línea de suministro y la válvula controlada por presión (31). La
segunda línea de suministro (P2) funciona en particular para
suministrar fluido presurizado para retraer la biela del primer
pistón (14) (movimiento hacia adentro).
La biela del segundo pistón (26) incluye un
orificio a través, que conecta la tercera cámara cilíndrica (23)
con una brida de conexión (B2), que es a su vez conectada a la
válvula controlada por presión (31) mediante una línea de fluido.
En esta realización, la biela del segundo pistón (26) está además
provista opcionalmente con un segundo orificio a través (40), que
conecta la cuarta cámara cilíndrica (23) a una brida de conexión
(S2), que a su vez se conecta a la válvula controlada por presión
(31) mediante una línea de fluido.
De acuerdo a la invención, la válvula controlada
por presión (31) puede adoptar tres posiciones: una primera
posición extrema X (tal como se ve en la Figura 2a), una posición
central (tal como se ve en las Figuras 2b y 2d) y una segunda
posición extrema Y (tal como se ve en la Figura 2c).
De acuerdo a la invención, la válvula controlada
por presión (31) está controlada por una válvula de control de
presión (30), que a su vez está controlada por una válvula de bola
(32).
La Figura 2a muestra una situación de operación
de una realización básica del cilindro hidráulico correspondiente
a la invención, en la cual el movimiento hacia afuera es impuesto
sobre la biela del pistón (14) por el circuito hidráulico y en la
cual la biela del pistón (14) encuentra una resistencia de carga
(mediante la primera y segunda valva (12, 13) (no mostradas),
resistencia de carga que genera una presión en el circuito
hidráulico que es inferior respecto de un nivel de presión
predeterminado. Para lograr un tiempo de ciclo corto, la válvula de
control de presión (30) y la válvula controlada por presión (31)
son ajustadas de modo tal que el movimiento hacia afuera de la biela
del primer pistón (14) tiene lugar a una alta velocidad.
Durante el movimiento hacia afuera, se
suministra fluido presurizado mediante la primera línea de
suministro (P1), fluido que coloca a la válvula controlada por
presión (31) en su primera posición extrema X tal como se muestra
en la Figura 2a mediante la válvula de control de presión (30). El
fluido presurizado es conducido a las bridas de conexión
(B1-B2-S1-S2), y
como consecuencia, a las cámaras cilíndricas
(21-22-23-24),
mediante la línea de suministro P1 según la configuración de la
posición X de la válvula. La configuración de la primera posición
extrema X de la válvula produce como resultado una conducta
particular de cilindro durante el movimiento hacia afuera.
Cuando la biela del pistón (14) encuentra una
resistencia de carga creciente durante la operación, como resultado
de la cual la presión producida por la mencionada resistencia de
carga en el circuito hidráulico se eleva por encima de un nivel de
presión predeterminado, la válvula de bola (32) se activa, tal como
se muestra en la Figura 2b, bajo la influencia de la presión
causada por la resistencia de carga y la diferencia de presión
entre las líneas P1 y P2.
En esta situación de operación, la presión del
fluido en la línea de suministro P1 puede ajustar la válvula de
control de presión (30) a su otra posición. Esto produce que la
válvula controlada por presión (31) adopte su posición central, tal
como se muestra en la Figura 2b. La configuración de la válvula
controlada por presión (31) en la posición central es tal que las
cámaras cilíndricas primera y tercera (21 y 23, respectivamente)
son conectadas conjuntamente a la primera línea de suministro (P1)
mediante las bridas de conexión (B1 y B2). Tanto la cámara
cilíndrica tercera como la primera (23 y 21, respectivamente) son
entonces alimentadas con el fluido presurizado que es suministrado
desde la línea de suministro principal (P1). La cámaras cilíndricas
segunda y cuarta (22, 24) están en comunicación con la segunda
línea de suministro (P2) mediante las bridas de conexión (S1 y S2,
respectivamente).
En esta situación de operación, las cámaras
cilíndricas segunda y cuarta (22, 24) no tienen presión y el fluido
que está presente en esas cámaras es forzado hacia afuera del
cuerpo del cilindro (8) en la dirección de la línea de suministro
(P2) durante el movimiento hacia afuera de la biela del pistón
(14). En esta situación de operación, las cámaras cilíndricas
primera y tercera (21, 23) están presurizadas mediante un fluido
que es suministrado a través de la línea principal de suministro
(P1). En esta situación, el cilindro de ajuste (8) es capaz de
ejercer grandes fuerzas en una herramienta hidráulica, por
ejemplo, las herramientas de aplastado y corte de las Figuras 1a y
1b, mediante la biela del pistón (14).
Las Figuras 2c y 2d muestran dos situaciones de
operación de la realización básica del cilindro hidráulico según la
invención durante el movimiento hacia adentro de la biela del
pistón (14). En esta segunda situación de operación, la segunda
línea de suministro (P2) es usada en principio para suministrar
fluido presurizado.
En la situación de operación que es mostrada en
la Figura 2c, la presión creada en el circuito hidráulico como
resultado de la resistencia de carga experimentada por la biela del
pistón (14) es inferior a una presión predeterminada. La válvula de
control de presión (30) y la válvula de bola (32) quedan ajustadas
de modo tal que el fluido presurizado suministrado a través de la
segunda línea de suministro (P2) ajusta la válvula controlada por
presión (31) a su segunda posición extrema Y. El suministro de
fluido presurizado mediante la línea de suministro (P2) a las
cámaras cilíndricas
21-22-23-24 es
determinado por el ajuste de la válvula en la posición extrema
Y.
Debido a que puede ocurrir que quede trabado
hierro en las caras de corte de una herramienta hidráulica de corte
y/o aplastado tal como se muestra en las Figuras 1a y 1b durante
la operación, la biela del pistón (14) preferentemente debe ser
capaz de transmitir grandes fuerzas también durante el impulso
hacia adentro, de modo tal de separar las valvas (12 y 13).
Esta situación de operación se muestra en la
Figura 2d, en la que la biela del pistón (14) experimenta tal
resistencia de carga que la presión que es generada de este modo en
el circuito hidráulico excede un valor predeterminado de presión
establecido por la válvula de control de presión (30). La mayor
presión de fluido en la segunda línea de suministro (P2) causada
por la mayor resistencia de carga activa la válvula de bola (32) y,
como consecuencia, también la válvula de control de presión
(30).
Como resultado de esto, la válvula controlada
por presión (31) adopta su posición central (Fig. 2d), de este modo
conectando las cámaras cilíndricas segunda y cuarta (22, 24) a la
segunda línea de suministro (P2) mediante las bridas de conexión S1
y S2, respectivamente. Las cámaras cilíndricas primera y tercera
(21, 23) que están de modo similar en comunicación entre sí, no
tienen presión y el fluido que está presente en estas cámaras es
expulsado fuera del cuerpo del cilindro (8) en la dirección de la
primera línea de suministro (P1) durante el movimiento hacia
adentro de la biela del pistón (14).
La Figura 3 muestra varias configuraciones
posibles de la válvula controlada por presión (31), en las cuales
las cuatro cámaras cilíndricas
21-22-23-24
(B1-B2-S1-S2)
pueden ser puestas en comunicación con la primera y segunda línea
de suministro (P1, P2) en varios modos durante el movimiento hacia
afuera (posición X) y durante el movimiento hacia adentro (posición
Y) de la biela del pistón (14). La válvula (31) está en la posición
X cuando la biela del pistón (14) se mueve hacia afuera
rápidamente y adopta su posición central cuando el cilindro debe
entregar la máxima fuerza. Durante el movimiento hacia adentro, la
válvula (31) está en la posición Y cuando la biela del pistón (14)
se mueve hacia adentro rápidamente, y adopta su posición central
nuevamente cuando debe entregarse la máxima
fuerza.
fuerza.
Hay una serie de posibilidades de posiciones en
relación a los símbolos X e Y. Estas configuraciones de válvula
son mostradas en la Figura 3. Las posibilidades
X1-X10 son posibles para la primera posición
extrema X, y las posibilidades Y1-Y5 son posibles
para la segunda posición extrema Y. Con estas configuraciones de
válvula, las cuatro cámaras cilíndricas 21-24 están
ajustadas de tal manera que la aplicación de presión a la primera
línea de suministro (P1) producirá un movimiento hacia afuera de
la biela del pistón (14). La aplicación de presión a la segunda
línea de presión (P2) resultará en un movimiento hacia adentro de
la biela del pistón (14). Este no es el caso con todas las demás
posibilidades.
Las posibilidades X1 e Y1 son iguales a las de
la configuración de la válvula (31) en su posición central, esto
es, de hecho la válvula no cambia.
Las configuraciones de válvula
X1-X10 están organizadas de tal modo que la
configuración X1 significa la menor velocidad del cilindro (8) y el
máximo retorno de flujo de fluido desde las cámaras cilíndricas. De
la configuración X1 a la X10, las velocidades de cilindro se van
haciendo progresivamente mayores y los flujos de retorno de fluido
se van haciendo menores. Con la configuración de válvula X6
(primera posición extrema), el flujo de retorno de fluido incluso
equivale a cero, y con las configuraciones X7-X10
el flujo de retorno de fluido se vuelve negativo, esto es, se
necesita absorber fluido (agua, aceite, etc.).
Esto hace necesario hacer una consideración
especial en el sistema hidráulico, por ejemplo en forma de una
línea de fluido que esté conectada directamente al tanque de
almacenamiento o amortiguador para el fluido, o un recipiente de
almacenamiento más cercano al cilindro (8), que libere el fluido
que ha sido recolectado hasta ese momento, a las cámaras
cilíndricas nuevamente. Volúmenes excesivos de succión pueden
generar presiones inferiores excesivas en las líneas y cámaras del
cilindro, lo que a su vez puede producir cavitación.
Las configuraciones Y1-Y5 están
asociadas a la segunda posición extrema Y. Desde Y1 a Y5, la
velocidad del movimiento hacia adentro del pistón se hace mayor, y
consecuentemente el flujo de retorno del fluido se hace menor.
Por lo tanto, en teoría, son posibles 10 x 5
configuraciones diferentes de la válvula controlada por presión
(31). Algunas variantes son especiales, sin embargo:
- 1)
- Variante X10-Y5: con esta configuración de la válvula (31) el cilindro (8) es muy rápido y los tiempos de ciclo son los más cortos. Un factor en contra es que hay mucho paso de aceite, así que esta configuración no es muy práctica.
- 2)
- Variante X6-Y5: con esta configuración de la válvula (31) el cilindro (8) tiene los tiempos de ciclo más cortos y el más bajo flujo de retorno de fluido, y por lo tanto no hay paso de aceite.
- 3)
- Variante X6-Y3: con esta configuración de la válvula (31) se obtiene un cilindro (8) alternativo, que permite una construcción más simple de cilindro. Las cámaras cilíndricas segunda y cuarta (22-S1 y 24-S2) en el cilindro pueden ser puestas en comunicación entre sí, de modo que se necesita una línea de fluido menos en la biela del pistón (14) y una brida de conexión (S4) menos.
También otras configuraciones de la válvula
controlada por presión (31) pueden ser utilizadas, sin embargo,
dependiendo de la conducta requerida del cilindro.
Las Figuras 4a-4d muestran
situaciones de operación de una realización de un cilindro
hidráulico de acuerdo a la invención en la cual la configuración de
la válvula controlada por presión (31) en la posición extrema X es
la configuración que es indicada X6 en la Fig. 3 y la configuración
de la válvula controlada por presión (31) en la segunda posición
extrema Y es la configuración indicada como Y3 en la Fig. 3.
La Fig. 4a muestra la situación de operación del
cilindro hidráulico de acuerdo a la invención, en la cual un
movimiento hacia afuera es impuesto sobre la biela del pistón (14)
por el circuito hidráulico y en la cual la biela del pistón (14)
experimenta una resistencia de carga (mediante las valvas primera y
segunda (12, 13, no mostradas)), resistencia de carga que genera
una presión en el circuito hidráulico que es inferior a un nivel
predeterminado de presión. Para lograr un corto tiempo de ciclo, la
válvula de control de presión (30) y la válvula controlada por
presión (31) son ajustadas de modo tal que el movimiento hacia
afuera de la biela del primer pistón (14) ocurre a una alta
velocidad.
Durante el movimiento hacia afuera, se
suministra fluido presurizado mediante la primera línea de
suministro (P1), fluido que es ramificado mediante la válvula de
control de presión (30), ajustando de este modo la válvula
controlada por presión (31) a su primera posición extrema tal como
se muestra en la Fig. 4a. En esta realización (en contraste con la
Fig. 2a, a la que más o menos corresponde), el fluido presurizado
es introducido directamente en la primera cámara cilíndrica (21)
mediante la primera línea de suministro (P1) y la brida de conexión
(B1).
En la primera posición extrema, se pasa fluido
presurizado mediante la línea de suministro de la primera válvula
(33a) y la válvula controlada por presión (31) a la línea de
descarga de la primera y segunda válvula (34a, 34b), que conecta
con las bridas de conexión (B2) del orificio (27) y la tercera
cámara cilíndrica (23) y la brida de conexión S de la segunda
cámara cilíndrica (22), respectivamente.
En esta realización, la biela del pistón (14)
está provista con una o más aberturas (28), mediante las cuales la
segunda cámara cilíndrica (22) está en comunicación fluida con la
cuarta cámara cilíndrica (24). En otras palabras, el fluido que es
suministrado a presión mediante la línea de descarga de la segunda
válvula (34b) es introducido tanto en la segunda cámara cilíndrica
(22) como en la cuarta cámara cilíndrica (24) mediante la brida de
conexión (S).
Al establecer la válvula controlada por presión
(31) en la primera posición extrema, tal como se muestra en la
Fig. 4a, el fluido presurizado suministrado mediante la línea de
suministro (P1) es conducido a todas las cuatro cámaras cilíndricas
(21, 22, 23, 24). En combinación con las proporciones relativas de
las dimensiones de las cámaras cilíndricas y el cuerpo del primero
y segundo pistón (24, 25), esto causa que la biela del primer
pistón (14) sea extendida a una velocidad relativamente alta.
Cuando la biela del pistón (14) experimenta una
resistencia de carga creciente durante la operación, como resultado
de lo cual la presión producida sobre el circuito hidráulico por la
mencionada resistencia de carga excede un nivel de presión
predeterminado, la válvula de bola (32) se activa bajo la
influencia de la presión causada por la resistencia de carga y la
diferencia de presión entre las líneas P1 y P2, tal como se muestra
en la Fig. 4b.
En esta situación de operación, la presión de
fluido en la línea de suministro (P1) puede ajustar la válvula de
control de presión (30) a su otra posición. Esto causa que la
válvula controlada por presión (31) adopte su posición central,
como resultado de lo cual la tercera cámara cilíndrica (23) se
conecta con la línea de suministro de la primera válvula (33a) y la
primera línea de suministro (P1) mediante el orificio (27), la
brida de conexión (B2) y la línea de descarga de la primera
válvula (34a). Tanto la tercera cámara cilíndrica (23) como la
primera cámara cilíndrica {21) son entonces alimentadas con el
fluido presurizado que es suministrado desde la línea de suministro
principal (P1). La segunda cámara cilíndrica (22) y la cuarta
cámara cilíndrica (24) están en comunicación con la línea de
suministro de la segunda válvula (33b) y la segunda línea de
suministro (P2) mediante la brida de conexión (S) y la línea de
descarga de la segunda válvula (34b).
En esta situación de operación, las cámaras
cilíndricas segunda y cuarta (22, 24) están sin presión y el fluido
que está presente en aquellas cámaras es forzado hacia afuera del
cuerpo del cilindro (8) en la dirección de la línea de suministro
(P2) tal como lo indica la flecha durante el impulso hacia afuera
de la biela del pistón (14). En esta situación de operación, las
cámaras cilíndricas primera y tercera están presurizadas mediante
el fluido que es suministrado por la línea de suministro principal
(P1). En esta situación, el cilindro de ajuste (8) es capaz de
ejercer grandes fuerzas sobre una herramienta hidráulica, por
ejemplo la herramienta de aplastado y corte de las Figs. 1a y 1b,
mediante la biela del pistón (14).
Las Figuras 4c y 4d muestran dos situaciones de
operación durante el movimiento hacia adentro de la biela del
pistón (14). En estas dos situaciones de operación, la segunda
línea de suministro (P2) es en principio utilizada para suministrar
fluido presurizado.
En la situación de operación que se muestra en
la Figura 4c, la presión creada en el circuito hidráulico como
resultado de la resistencia de carga experimentada por la biela del
pistón (14) es inferior a una presión predeterminada. La válvula de
control de presión (30) y la válvula de bola (32) son ajustadas de
tal manera que el fluido presurizado suministrado mediante la
segunda línea de suministro (P2) ajusta la válvula controlada por
presión (31) a una segunda posición extrema. El fluido presurizado
que es suministrado por la válvula controlada por presión (31)
mediante la línea de suministro de la segunda válvula (33b) es
conducido a las bridas de conexión B2 y S de las cámaras
cilíndricas tercera y segunda (y cuarta) (23-22 y
24 respectivamente) mediante la línea de descarga de la primera y
segunda válvula (34a, 34b).
En esta situación de operación, la primera
cámara cilíndrica (21) no tiene presión y el fluido que está
presente en la primera cámara cilíndrica (21) es retornado al
circuito hidráulico mediante la primera línea de suministro
(P1).
Debido a que puede quedar hierro trabado entre
las caras de corte de una herramienta de corte y/o aplastamiento
hidráulica tal como se muestra en las Figuras 1a y 1b, la biela del
pistón (14) debe preferentemente ser capaz de ejercer grandes
fuerzas también durante el movimiento hacia adentro para separar
las dos valvas (12 y 13).
Esta situación de operación es mostrada en la
Figura 4d, en la cual la biela del pistón (14) experimenta una
resistencia de carga tan alta que la presión así generada en el
circuito hidráulico excede una presión predeterminada según sea
fijada por la válvula de control de presión (30). La presión de
fluido aumentada en la segunda línea de suministro (P2) como
resultado de la mayor resistencia de carga dispara la válvula de
bola (32) y como consecuencia también la válvula de control de
presión (30). Esto genera que la válvula controlada por presión
(31) adopte su posición central, como resultado de lo cual las
cámaras cilíndricas segunda y cuarta (22, 24) son puestas en
comunicación con la segunda línea de suministro (P2) mediante la
línea de suministro de la segunda válvula_{[MFC1]} (33b) y la
línea de descarga de la segunda válvula (34b).
La cámaras cilíndricas primera y tercera (21,
23) no tienen presión, y el fluido que está presente en las
mencionadas cámaras es forzado hacia afuera del cuerpo del cilindro
(8) durante el movimiento hacia adentro de la biela del pistón (14)
en la dirección de la primera línea de suministro (P1).
Como se muestra en las Figuras
2a-2d y 4a-4d, se efectúa una doble
acción de cilindro de esta manera, que permite al cilindro de
ajuste (8) efectuar movimientos rápidos de la biela del pistón (14)
durante la operación (tanto durante el movimiento hacia adentro
como durante el movimiento hacia afuera) pero también generar
grandes fuerzas de cilindro tanto durante el movimiento hacia
adentro como durante el movimiento hacia afuera cuando la presión
en el cilindro de ajuste (8) que es generada por la resistencia de
carga excede un nivel predeterminado de presión en el circuito
hidráulico.
De acuerdo a la invención, el cilindro de ajuste
tal como es descrito aquí se caracteriza en principio por cortos
tiempos de ciclo y altas velocidades de movimiento de la biela del
pistón (14) tanto durante el movimiento hacia adentro como durante
el movimiento hacia afuera.
Como los flujos de retorno de fluido altos
tienen un efecto negativo sobre la eficiencia de la máquina básica
que impulsa el cilindro de ajuste (8) con ciertas acciones de
cilindro y configuraciones de válvula asociadas de la válvula
controlada por presión (31), es posible incorporar un recipiente de
almacenamiento (35) en el circuito hidráulico en una realización
específica tal como se muestra en la Figura 5, recipiente de
almacenamiento en el cual puede almacenarse el fluido de retorno.
Los flujos de fluido innecesarios a ser bombeados a través del
circuito hidráulico llevan a una resistencia de fricción adicional
en las líneas de fluido y por lo tanto a pérdidas de bombeo.
Como consecuencia de esto, el fluido de retorno
que es forzado desde el cilindro de ajuste (8) es almacenado
temporalmente cerca del cilindro de ajuste (8) tanto durante el
movimiento hacia adentro como durante el movimiento hacia afuera y
puede ser introducido directamente al circuito hidráulico
nuevamente cuando se necesite fluido adicional durante el
movimiento hacia afuera de la biela del pistón (14).
\newpage
En la realización que se muestra en la Figura 5,
el recipiente de almacenamiento (35) es utilizado para recolectar
fluido de retorno desde las cámaras cilíndricas tercera, segunda y
cuarta (23, 22 y 24, respectivamente) con la conexión B2 de la
tercera cámara cilíndrica (23) al recipiente de almacenamiento (35)
y la conexión de las cámaras cilíndricas segunda y cuarta
(conexión S) al recipiente de almacenamiento (35) estando cerrados
por válvulas de bola (37 y 36 respectivamente). La válvula de bola
(37) ubicada en la línea de fluido entre el recipiente de
almacenamiento (35) y la tercera cámara cilíndrica (23) está
configurada como una válvula de un sólo sentido controlada por
presión (válvula de no-retorno), válvula (37) que
es controlada por la presión de fluido en la segunda línea de
suministro (P2).
Especialmente en la situación de operación que
es mostrada en la Figura 4d, tiene lugar un alto flujo de retorno
de fluido desde las cámaras cilíndricas primera y tercera (21, 23)
durante el movimiento hacia adentro de la biela del pistón (14).
Como la válvula controlada por presión (37) es abierta por la
presión en la segunda línea de suministro (P2) en esta situación de
operación, parte del fluido proveniente de la tercer cámara
cilíndrica (23) puede ser almacenado en el recipiente de
almacenamiento (35), reduciendo de este modo el volumen del
mencionado fluido de retorno, que es descargado del circuito
hidráulico mediante la válvula controlada por presión (31) y la
primera línea de suministro (P1).
Durante el movimiento hacia afuera de la biela
del pistón (14), por otra parte, el fluido almacenado en el
recipiente de almacenamiento (35) es entregado nuevamente al
circuito mediante las válvulas de no-retorno 36 y
37, de tal manera que el mencionado fluido entregado imparte un
impulso adicional al mencionado movimiento hacia afuera y que el
recipiente de almacenamiento (35) es vaciado completamente para el
siguiente ciclo.
En la realización que es presentada en la Figura
6, la válvula de no-regreso (37) es controlada por
la válvula de control de presión (30).
En otra realización (no presentada), en la cual
un cilindro de ajuste (8) correspondiente a la invención tal como
muestran las Figuras 2a-2d es usado, la primera
cámara cilíndrica 21 (B1) (en lugar de la tercera cámara cilíndrica
23) y la segunda cámara cilíndrica 22 (S1) pueden ser conectadas al
recipiente de almacenamiento (35) mediante las válvulas de
no-retorno 36-37. La tercera cámara
cilíndrica 23 (B2) y la cuarta cámara cilíndrica 24 (S2) están
conectadas a la válvula controlada por presión (31) mediante sus
líneas de fluido separadas B2 y S2 en cada caso.
En esta realización, también, la válvula de bola
(37) presente en la línea de fluido entre el recipiente de
almacenamiento (35) y la primera cámara cilíndrica (21) es
configurada como una válvula de un sólo sentido, controlada por
presión (válvula de no-retorno). De modo análogo a
las realizaciones de las Figuras 5 y 6, la válvula de
no-retorno 37 puede ser controlada por la presión
del fluido en la segunda línea de suministro (P2) y mediante la
válvula de control de presión (30).
Opcionalmente, otras configuraciones de la
válvula controlada por presión (31) son posibles, de modo que
diferentes configuraciones de ajustes entre las varias cámaras
cilíndricas 21-24 pueden ser realizadas dependiendo
de la resistencia de carga que la biela del pistón (14) experimenta
tanto durante el movimiento hacia adentro como durante el
movimiento hacia afuera, y el cilindro de ajuste (8) puede ser
operado bajo diferentes condiciones de operación.
Es característico del cilindro de ajuste (8)
descrito aquí, que está provisto de cuatro cámaras cilíndricas
activas (21-24), el hecho de que altas velocidades
de movimiento y por lo tanto cortos tiempos de ciclo de la biela
del pistón (14) son logradas tanto durante el movimiento hacia
adentro como durante el movimiento hacia afuera, y que la biela del
pistón (14) es capaz de generar fuerzas de cilindro muy grandes
tanto durante el movimiento hacia adentro como durante el
movimiento hacia afuera dependiendo de la resistencia de carga que
experimente. Además de ello, el cilindro de ajuste (8) se
caracteriza por un flujo de retorno de fluido relativamente bajo,
de modo que las pérdidas de bombeo causadas por resistencia por
fricción, desarrollo de calor y similares son evitadas, y como
consecuencia de ello la eficiencia de la máquina base que impulsa
la herramienta hidráulica es mejorada.
Además, se logra una construcción simple,
compacta y de bajo peso del cilindro de ajuste (8), lo cual puede
ser logrado haciendo uso de componentes y selladores estándar.
Claims (14)
1. Un cilindro hidráulico, por ejemplo para su
uso en una herramienta hidráulica, compuesto por:
- un cuerpo cilíndrico hueco (8) que aloja
- un primer pistón (14-20), que
está compuesto por una biela hueca del primer pistón (14), que se
extiende desde el cuerpo del cilindro, y un cuerpo del primer
pistón (20) conectado a ella, y este cuerpo del cilindro y el
mencionado cuerpo del primer pistón definen una primera cámara
cilíndrica (21), y el mencionado cuerpo del cilindro, el mencionado
cuerpo del primer cilindro y la mencionada biela del primer pistón
definen una segunda cámara cilíndrica (22) así como
- un segundo pistón (26-25)
alojado en la biela hueca del primer pistón (14), el cual está
compuesto por una biela del segundo pistón {26), que se extiende
desde el cuerpo del primer pistón y que está conectada al cuerpo
del cilindro (8), y un cuerpo del segundo pistón (25) conectado a
ella, y la mencionada biela del primer pistón y el mencionado
cuerpo del segundo pistón definen una tercera cámara cilíndrica
(23); y la mencionada biela del primer pistón, el mencionado
cuerpo del primer pistón, la mencionada biela del segundo pistón y
el mencionado cuerpo del segundo pistón definen una cuarta cámara
cilíndrica (24),
- en la cual la biela del segundo pistón (26)
tiene al menos un orificio (27) que finaliza en la tercera cámara
cilíndrica, y en el cual
- las cámaras cilíndricas
(21-22-23-24) pueden
ser conectadas a una primera (P1) y una segunda (P2) líneas de
suministro, respectivamente, para un fluido presurizado para
extender y retraer la biela del primer pistón (14), lo cual se
caracteriza porque al menos una válvula de control de
presión (30) está incluida, que controla el suministro de fluido
presurizado a las cámaras cilíndricas dependiendo de la diferencia
de presión entre la primera línea de suministro y la segunda línea
de suministro
al controlar una válvula controlada por presión
(31) sobre la base de la diferencia de presión entre la primera
línea de suministro y la segunda línea de suministro, de tal modo
que cuando la presión causada por la resistencia de carga durante
el movimiento hacia afuera/adentro de la biela del primer pistón es
inferior respecto de el nivel predeterminado de presión, entonces
la válvula controlada por presión adoptará una primera/segunda
posición extrema, y cuando la presión causada por la resistencia de
carga sea mayor que el nivel predeterminado de presión, la válvula
controlada por presión adoptará una posición central.
2. Cilindro hidráulico, según reivindicación 1,
caracterizado porque la válvula controlada por presión, en
su posición central, pone a las cámaras cilíndricas primera y
tercera en comunicación con la primera línea de suministro y a las
cámaras cilíndricas segunda y cuarta en comunicación con la segunda
línea de suministro.
3. Cilindro hidráulico, según reivindicación 1
o 2, caracterizado porque en la primera (X) y la segunda
(Y) posición extrema, las cámaras cilíndricas primera, segunda,
tercera y cuarta pueden ser puestas en comunicación con la primera
y/o la segunda línea de suministro.
4. Cilindro hidráulico, según una o varias de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
cuando la presión producida por la resistencia de carga es inferior
al nivel predeterminado de presión tanto durante el movimiento
hacia afuera como durante el movimiento hacia adentro de la biela
del primer pistón, la velocidad de movimiento de la biela del
primer pistón será alta y la fuerza de la mencionada biela del
pistón será baja, y cuando la presión causada por la resistencia de
carga sea mayor que el nivel de presión predeterminado tanto
durante el movimiento hacia afuera como durante el movimiento hacia
adentro de la biela del primer pistón, la velocidad de movimiento
de la biela del primer pistón será baja y la fuerza de la
mencionada biela del pistón será alta.
5. Cilindro hidráulico, según reivindicación 4,
caracterizado porque la válvula controlada por presión pone
a las cámaras cilíndricas segunda, tercera y cuarta en comunicación
con la segunda línea de suministro en su primera posición
extrema.
6. Cilindro hidráulico, según reivindicación 4,
caracterizado porque la válvula controlada por presión pone
a las cámaras cilíndricas primera, segunda, tercera y cuarta en
comunicación con la primera línea de suministro en su primera
posición extrema.
7. Cilindro hidráulico, según reivindicación 4,
caracterizado porque la válvula controlada por presión pone
a la tercera cámara cilíndrica y al menos la segunda cámara
cilíndrica en comunicación con la segunda línea de suministro en su
segunda posición extrema.
8. Cilindro hidráulico, según reivindicación 7,
caracterizado porque la válvula controlada por presión pone
a la cuarta cámara cilíndrica en comunicación con la segunda línea
de suministro en su segunda posición extrema.
\newpage
9. Cilindro hidráulico, según una o varias de
las reivindicaciones precedentes 1-5, 7 u 8,
caracterizado porque la mencionada cámara cilíndrica segunda
y la mencionada cámara cilíndrica cuarta están en comunicación
directa entre sí.
10. Cilindro hidráulico, según reivindicación 9,
caracterizado porque la mencionada cámara cilíndrica
segunda y la mencionada cámara cilíndrica cuarta están en
comunicación entre sí mediante al menos una abertura (28) formada
en la primera biela del pistón.
11. Cilindro hidráulico, según reivindicación 9,
caracterizado porque la biela del segundo pistón está
provista de un orificio adicional que termina en la cuarta cámara
cilíndrica.
12. Cilindro hidráulico, según una o varias de
las reivindicaciones precedentes 1-5 o
7-11, caracterizado porque las cámaras
cilíndricas segunda y tercera están cada una en comunicación con
un recipiente de recolección (35) para el fluido mediante una
válvula de no-retorno (36-37).
13. Cilindro hidráulico, según reivindicación
12, caracterizado porque la válvula de
no-retorno correspondiente a la tercera cámara
cilíndrica es una válvula de no-retorno controlada
por presión.
14. Cilindro hidráulico, según reivindicación
12, caracterizado porque la válvula de
no-retorno correspondiente a la tercera línea de
suministro es una válvula de no-retorno que es
controlada por la válvula de control de presión.
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