ES2640347T3

ES2640347T3 - Accionamiento hidráulico

Info

Publication number: ES2640347T3
Application number: ES04029899.4T
Authority: ES
Inventors: Michael Bökmann; Norbert Gwozdz; Manfred Mitze
Original assignee: Bosch Rexroth AG; MAE Maschinen und Apparatebau Goetzen GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG; MAE Maschinen und Apparatebau Goetzen GmbH
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2023-07-10
Also published as: EP1564414A1; EP1564414B1; DE10329067A1

Abstract

Accionamiento hidráulico para un consumidor (2) con dos espacios de presión de acción contraria (12, 16), en donde el accionamiento presenta una disposición de bomba (6) con accionamiento de velocidad variable (18) y una tubería de presión (10) conectada a la disposición de bomba (6), que está diseñada para abastecer el primer espacio de presión (12) con el medio de presión, en donde el accionamiento hidráulico presenta un depósito hidráulico (8) y una tubería de almacenamiento (14) conectada al depósito hidráulico (8), que está diseñada para abastecer el segundo espacio de presión (12) con el medio de presión, en donde la disposición de bomba (6) presenta dos bombas constantes (31, 32) que también pueden funcionar como motor hidráulico con diferentes volúmenes de elevación, que se accionan por medio del accionamiento de velocidad variable común (18), y en donde el accionamiento hidráulico presenta una tubería de derivación (22) que conecta la tubería de presión (10) a la tubería de almacenamiento (14), en la que se encuentra dispuesta una válvula de caudal (24) o una válvula reductora de presión.

Description

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DESCRIPCION

Accionamiento hidraulico

La presente invencion se refiere a un accionamiento hidraulico para un consumidor, en particular para un cilindro hidraulico de acuerdo con el concepto general de la reivindicacion 1.

Por el documento US 6.379.119, se conoce un accionamiento hidraulico para un cilindro elevador. Un espacio cilmdrico en el lado del fondo del cilindro elevador se abastece por medio de una bomba constante con electromotor de velocidad variable con un medio de presion tornado de un tanque. Un espacio anular en el lado del vastago de embolo del cilindro elevador esta conectado con un deposito hidraulico. Por lo tanto, la presion efectiva en la direccion de elevacion (extraccion del cilindro) es determinada por la bomba constante y la presion efectiva en la direccion contraria es determinada por la presion en el deposito hidraulico. Para la retraccion del cilindro hidraulico, a traves del mando de la bomba constante se invierte la direccion de giro, de tal manera que el medio de presion fluye desde el espacio cilmdrico al interior del tanque y el cilindro se retrae por la presion en el deposito hidraulico o en el espacio anular, respectivamente, y por la fuerza del peso de la carga.

Al invertir el numero de revoluciones, por lo tanto, la bomba constante funciona como motor y el electromotor funciona como generador, de tal manera que la potencia obtenida puede realimentarse a la red.

El llenado del deposito hidraulico se efectua por medio de una valvula de mando, que durante el funcionamiento normal del cilindro elevador se encuentra en una posicion de cierre y durante una fase de reposo del consumidor o de los consumidores conectados a la bomba constante se lleva a una posicion de paso, de tal manera que el deposito hidraulico puede cargarse por medio de la bomba constante.

En el documento DE 196 31 804 A1 se desvela un accionamiento hidraulico para un cilindro elevador de un ascensor, que esta realizado como un cilindro de embolo buzo. Para elevar una carga, el espacio cilmdrico se carga con el medio de presion por medio de una bomba constante, que se acciona a traves de un accionamiento de velocidad variable. Para permitir una pulsacion de la presion a bajas revoluciones de la bomba y un mejoramiento de la lubricacion de la bomba, una tubena de presion que se extiende entre la conexion de presion de la bomba y el cilindro hidraulico se encuentra conectada con el tanque por medio de un estrangulador ajustable. A traves de este estrangulador, con bajos numeros de revoluciones se desvfa una corriente de medio de presion hacia el tanque, de tal manera que la bomba tiene que funcionar a mayor velocidad de lo que sena el caso si el estrangulador no estuviese abierto. Debido a este aumento de la velocidad, se asegura un abastecimiento uniforme del medio de presion para el consumidor y la lubricacion de la bomba constante. Para bajar la carga, se invierte la direccion de giro de la bomba constante, de tal manera que esta funciona como motor y el electromotor conectado funciona como generador.

Un problema en los accionamientos hidraulicos conocidos consiste en que para una rapida salida del cilindro se requiere una bomba comparativamente grande. Al acumularse la presion en el cilindro hidraulico, en esta bomba de gran tamano se genera un elevado momento antagonista, de tal manera que el accionamiento de velocidad variable debe ser disenado de tal manera que puede proveer el par de fuerzas correspondiente. Los electromotores potentes de este tipo son muy costosos y requieren un importante volumen constructivo. Adicionalmente, las perdidas en electromotores potentes de este tipo son relativamente grandes, de tal manera que el empeno esta dirigido al uso de motores tan pequenos como sea posible.

El objetivo de la presente invencion consiste en perfeccionar un accionamiento hidraulico para un consumidor cargado con presion por una disposicion de bomba y un deposito hidraulico, de tal manera que con una forma de construccion economica y compacta se logre un movimiento de extension mas rapido.

Este objetivo se alcanza a traves de un accionamiento hidraulico con las caractensticas de acuerdo con la reivindicacion 1.

Para poder satisfacer estas exigencias contradictorias (rapido movimiento de extension - potente electromotor, bomba de gran capacidad; modo de construccion economico y compacto y una reducida perdida de potencia - motor pequeno), en el accionamiento hidraulico de acuerdo con la presente invencion se ha de emplear una disposicion de bomba que comprende dos bombas acopladas entre sf con diferentes volumenes de elevacion.

En el alcance de alta presion solo actua la bomba mas pequena, de tal manera que se reduce las perdidas y se puede emplear un accionamiento de velocidad variable comparativamente mas pequeno. Para la extension rapida y la acumulacion de presion, ambas bombas actuan en paralelo.

En una variante ventajosa, esto se logra a traves de una disposicion de valvula, a traves de la que con una menor presion de consumo ambas bombas estan conectadas con el consumidor, y cuando se alcanza una presion de umbral, la bomba con el mayor volumen de elevacion se cambia a un funcionamiento de circulacion sin presion o algo similar, de tal manera que solo queda activa la bomba mas pequena.

El uso de disposiciones de bomba con dos bombas de diferente tamano en sf ya se conoce por los documentos DE

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Para las bombas de la disposicion de bomba, se usan preferentemente bombas de engranaje interior.

El accionamiento hidraulico de acuerdo con la presente invencion puede emplearse de manera particularmente 10 ventajosa para el cilindro de flexion de una prensa dobladora.

Un ejemplo de realizacion preferente de la presente invencion se describe mas detalladamente a continuacion en base a un dibujo esquematico.

La figura unica muestra un esquema de conexiones de un accionamiento hidraulico de acuerdo con la presente invencion para una prensa dobladora.

15 Una prensa dobladora 1 presenta un cilindro de flexion 2 de doble accion, con el que una pieza de trabajo 4 fijada sobre un banco de maquina puede ser cargada con la fuerza necesaria para el doblado. Al cilindro de flexion 2 se encuentra asignado un accionamiento hidraulico realizado como circuito abierto con una disposicion de bomba 6 y un deposito hidraulico 8. Mediante la disposicion de bomba 6, el medio de presion puede ser aspirado desde un tanque T y transportado a traves de una tubena de presion 10 a un espacio cilmdrico 12 en el lado del fondo del 20 cilindro de flexion 2. El deposito hidraulico 8 esta conectado a traves de una tubena de almacenamiento 14 con un espacio anular 16 en el lado del vastago de embolo del cilindro de flexion 2. La disposicion de bomba 6 presenta un accionamiento de velocidad variable 18, de tal manera que para la extension del cilindro de flexion 2 hacia la pieza de trabajo 4 el medio de presion es transportado desde el tanque T por medio de la disposicion de bomba 6 y la tubena de presion 10 al interior del espacio cilmdrico 12. Esta presion efectiva en la direccion de extension se opone 25 la presion correspondiente a la presion en el deposito hidraulico 8 dentro del espacio anular 16. Para retraer el cilindro de flexion 2, se invierte la direccion de giro de la disposicion de bomba 6 por medio del accionamiento de velocidad variable 18, de tal manera que el medio de presion fluye fuera del espacio cilmdrico 12 a traves de la disposicion de bomba 6 hacia el tanque. La presion en el deposito hidraulico 8 actua entonces en la direccion de retraccion, de tal manera que el embolo del cilindro de flexion 2 se retrae. En esta retraccion, la disposicion de 30 bomba 6 actua como motor, de tal manera que correspondientemente el accionamiento 18, por ejemplo, un motor asmcrono, actua como generador.

La posicion de elevacion del cilindro de flexion 2 se detecta por medio de un sensor de odometna 20, de tal manera que en funcion de la senal del mismo se puede efectuar el control del accionamiento 18.

Los elementos constructivos arriba descritos en principio tambien se emplean en las soluciones que se han 35 mencionado en la introduccion de esta descripcion. De acuerdo con la presente invencion, la tubena de almacenamiento 14 y la tubena de presion 10 estan conectadas entre sf a traves de una tubena de derivacion 22. En esta tubena de derivacion se encuentra dispuesto un dispositivo estrangulador ajustable 24. La tubena de derivacion 22 adicionalmente esta conectada a traves de una valvula de limitacion de presion 26 con el tanque T. A traves de la valvula de limitacion de presion 26, la presion dentro del deposito hidraulico 8 se ajusta en un valor 40 lfmite predeterminado, comparativamente mas pequeno. En la tubena de derivacion 22 se provee ademas una valvula de retencion 28, que se abre en direccion hacia la tubena de almacenamiento 14. Esta valvula de retencion 28 previene que durante la retraccion del cilindro de flexion 2 el medio de presion puede fluir desde el espacio anular 16 o, respectivamente, desde el deposito hidraulico 8 a la tubena de presion 10 y, por lo tanto, se descargue el deposito hidraulico 8 - en ese caso se parana el cilindro de flexion 2 o bien se hana mas lento su movimiento de 45 reposicion. De acuerdo con la presente invencion, el dispositivo estrangulador 24 esta realizado en la tubena de derivacion 22 como una valvula reguladora de corriente (no mostradas), por lo que el caudal del medio de presion que fluye hacia la tubena de almacenamiento 14 es independiente de la diferencia de presion en la tubena de presion 10 y en la tubena de almacenamiento 14.

Una solucion alternativa de acuerdo con la presente invencion consiste en reemplazar el dispositivo estrangulador 50 24 y, dado el caso, la valvula limitadora de presion 26 por una valvula reductora de presion. Por medio de esta

valvula se mantiene constante la presion en la tubena de almacenamiento 14 (presion secundaria), en lo que a medida que aumenta la presion en la tubena de almacenamiento, la valvula se cierra de manera progresiva y finalmente ya solo compensa las perdidas de fuga en la tubena de almacenamiento.

En el ejemplo de realizacion representado, una valvula de seguridad 30 se encuentra antepuesta al deposito 55 hidraulico 8. Mediante el ajuste apropiado de la seccion transversal de apertura del dispositivo estrangulador 24, tambien durante el funcionamiento de la prensa dobladora se puede desviar de la tubena de presion 10 una corriente del medio de presion para cargar el deposito hidraulico 8, de tal manera que se asegura que el mismo siempre se encuentre cargado con un valor lfmite predeterminado. Debido a que la valvula limitadora de presion 26

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se abre cuando se alcanza este valor Ifmite, y por lo tanto se forma una reducida corriente del medio de presion que fluye a traves de la tubena de derivacion 22 hacia el tanque T, la disposicion de bomba 6 debera hacerse funcionar a una velocidad algo mayor de lo que es el caso en las soluciones sin tubena de derivacion. Debido a este aumento de la velocidad, se reduce la pulsacion de presion de la bomba, de tal manera que se asegura un movimiento de extension uniforme del cilindro de flexion 2.

Una particularidad del accionamiento hidraulico representado en la figura consiste en que la disposicion de bomba 6 de acuerdo con la presente invencion esta formada por dos bombas acopladas entre sf, que estan realizadas respectivamente como bomba constante. La bomba representada a la izquierda en la figura, en lo sucesivo denominada como bomba pequena 31, esta realizada con un volumen de elevacion comparativamente pequeno, mientras que la otra bomba grande 32 esta realizada con un volumen de elevacion comparativamente grande. Ambas bombas 31, 32 estan acopladas entre sf y se accionan por medio de un accionamiento de velocidad variable 18. La conexion de presion de la bomba pequena 31 esta conectada por medio de una tubena de bomba de alta presion 34 con la tubena de presion 10. En esta tubena de bomba de alta presion 34 se encuentra dispuesta una valvula limitadora de la presion de bomba 36, que al sobrepasarse una presion maxima en la tubena de bomba de alta presion 34 abre una conexion hacia el tanque T, de tal manera que la presion suministrada por la bomba pequena 31 se limita a este valor maximo. De la tubena de bomba de alta presion 34 se deriva ademas una tubena de aspiracion posterior 38, en la que se encuentra dispuesta una valvula de retencion 40 que se cierra en direccion hacia el tanque T.

La bomba grande 32 esta conectada por medio de una tubena de bomba de baja presion 42 y una valvula de mando 44 con la tubena de presion 10. Esta valvula de mando 44 abre en su posicion basica pretensada por muelle la conexion entre la tubena de bomba de baja presion 42 y la tubena de presion 10. Una superficie de mando de la valvula de mando 44 que actua contra la fuerza de un muelle 46 se de carga a traves de una tubena de mando 48 con la presion existente en la tubena de presion 10. Cuando la presion en la tubena de presion 10 aumenta a un valor de umbral predeterminado, la valvula de mando 44 se conmuta a una posicion de mando, en la que la tubena de bomba de baja presion 42 esta conectada con el tanque T - la bomba grande 32 se encuentra ajustada entonces para un funcionamiento de circulacion sin presion. De manera similar que en la bomba pequena 31, la presion de la bomba grande 32 se limita a un valor maximo por medio de una valvula limitadora de presion de bomba adicional 50. De la tubena de bomba de baja presion 42 se deriva una tubena de aspiracion posterior adicional 52 con una valvula de retencion 54.

Al comienzo del movimiento de extension del cilindro de flexion 2, ambas bombas 31, 32 se accionan por medio del accionamiento de velocidad variable 18. La valvula de mando 44 se encuentra en su posicion inicial, de tal manera que las corrientes del medio de presion de ambas bombas 31, 32 se combinan y se transportan a traves de la tubena de presion 10 al espacio cilmdrico 12. El cilindro de flexion 2 se extiende a una velocidad comparativamente alta y en el espacio cilmdrico 12 se acumula una presion correspondiente. Cuando se alcanza la presion de umbral en la tubena de presion 10, la valvula de mando 44 se conmuta a su segunda posicion de mando, de tal manera que la tubena de bomba de baja presion 42 se conecta con el tanque T. A partir de esta presion de umbral, ya solo la bomba pequena 31 transporta el medio de presion hacia el cilindro de flexion 2. Es decir, para mantener la posicion de elevacion del cilindro de flexion 2 y para acumular las presiones maximas, solo se usa la bomba pequena 30, de tal manera que con presiones tan altas como estas, el momento antagonista que actua sobre la bomba es comparativamente pequeno y de manera correspondiente el accionamiento 18 se puede configurar con un par de fuerzas mas reducido.

En el ejemplo de realizacion arriba descrito, la tubena de derivacion 22 junto con la disposicion de valvula correspondiente esta realizada como un elemento constructivo autonomo. Sin embargo, en principio tambien es posible integrar esta tubena de derivacion 22 en el cilindro hidraulico 2. A este respecto, por ejemplo, la tubena de derivacion 22 puede atravesar el embolo, de tal manera que a traves de esta tubena de derivacion con el estrangulador integrado (24) el espacio cilmdrico (12) y el espacio anular (16) se conectan entre sf.

Se desvela un accionamiento hidraulico para un consumidor, preferentemente para un cilindro de doble accion, del que un espacio de presion puede abastecerse con el medio de presion a traves de una disposicion de bomba con accionamiento de velocidad variable, mientras que otro espacio de presion que actua en la direccion contraria se carga con la presion de un deposito hidraulico. La disposicion de bomba presenta dos bombas con diferentes volumenes de elevacion, que se accionan mediante el accionamiento de velocidad variable comun, en lo que con altas presiones en el consumidor ya solo actua la bomba con el volumen de elevacion mas pequeno, de tal manera que el accionamiento se puede disenar con un par de fuerzas comparativamente pequeno.

Lista de caracteres de referencia

1: Prensa dobladora

2: Cilindro de flexion

4: Pieza de trabajo

6: Disposicion de bomba

8: Deposito hidraulico

10: Tubena de presion

: 12 Espacio cilmdrico

: 14 Tubena de almacenamiento

: 16 Espacio anular

: 18 Accionamiento

5: 20 Sensor de odometna

: 22 Tubena de derivacion

: 24 Dispositivo estrangulador

: 26 Valvula limitadora de presion

: 28 Valvula de retencion

10: 30 Valvula de seguridad

: 31 Bomba pequena

: 32 Bomba grande

: 34 Tubena de bomba de alta presion

: 36 Valvula limitadora de presion de la bomba

15: 38 Tubena de aspiracion posterior

: 40 Valvula de retencion

: 42 Tubena de bomba de baja presion

: 44 Valvula de mando

: 46 Muelle

20: 48 Tubena de control

: 50 Valvula limitadora de presion de la bomba adicional

: 52 Tubena de aspiracion posterior adicional

: 54 Valvula de retencion

Claims

REIVINDICACIONES

1. Accionamiento hidraulico para un consumidor (2) con dos espacios de presion de accion contraria (12, 16), en donde el accionamiento presenta una disposicion de bomba (6) con accionamiento de velocidad variable (18) y una tubena de presion (10) conectada a la disposicion de bomba (6), que esta disenada para abastecer el primer espacio

5 de presion (12) con el medio de presion, en donde el accionamiento hidraulico presenta un deposito hidraulico (8) y una tubena de almacenamiento (14) conectada al deposito hidraulico (8), que esta disenada para abastecer el segundo espacio de presion (12) con el medio de presion, en donde la disposicion de bomba (6) presenta dos bombas constantes (31, 32) que tambien pueden funcionar como motor hidraulico con diferentes volumenes de elevacion, que se accionan por medio del accionamiento de velocidad variable comun (18), y en donde el 10 accionamiento hidraulico presenta una tubena de derivacion (22) que conecta la tubena de presion (10) a la tubena de almacenamiento (14), en la que se encuentra dispuesta una valvula de caudal (24) o una valvula reductora de presion.
2. Accionamiento hidraulico de acuerdo con la reivindicacion 1, con una disposicion de valvula (44) mediante la cual, con una baja presion de consumo, las dos bombas constantes (31, 32) estan conectadas al consumidor (2), en

15 donde, al alcanzarse una presion de umbral en el consumidor (2), solo la bomba constante (31) con el volumen de elevacion mas pequeno esta conectada al consumidor (2).
3. Accionamiento hidraulico de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que las bombas constantes (31, 32) son bombas de engranaje interior.
4. Accionamiento hidraulico de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 3, en el que el consumidor es un cilindro 20 de flexion (2) de una prensa dobladora (1).