ES2905685T3 - Disposición de amplificador de presión hidráulica - Google Patents

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Abstract

Disposición de amplificador de presión hidráulica (1) que comprende un puerto de alimentación (A1), una salida de presión (A2) conectada al puerto de alimentación a través de medios de válvula de retención (3), un puerto de depósito (B1), una sección de intensificador (5) que tiene un pistón de alta presión (6) en un cilindro de alta presión (7) que está conectado a la salida de presión (A2), un pistón de baja presión (8) en un cilindro de baja presión (9) y conectado al pistón de alta presión (6), un espacio intermedio (11) entre el pistón de alta presión (6) y el pistón de baja presión (8), una válvula de control (12) que controla una presión en el cilindro de baja presión (9), y una disposición de alimentador de la sección de intensificador (5) que incluye una conexión de entrada (19) conectada al puerto de alimentación (A1) y una conexión de retorno (20) conectada al puerto de depósito (B1), en la que la disposición de alimentador (19, 20) comprende medios de estrangulación (21), en los que los medios de estrangulación (21) tienen una resistencia de estrangulación variable y caracterizada porque la resistencia de estrangulación variable de los medios de estrangulación (21) depende de al menos una presión en la disposición de amplificador de presión (1).

Description

DESCRIPCIÓN
Disposición de amplificador de presión hidráulica
La presente invención se refiere a una disposición de amplificador de presión hidráulica que comprende un puerto de alimentación, una salida de presión conectada al puerto de alimentación a través de medios de válvula de retención, un puerto de retorno, una sección de intensificador que tiene un pistón de alta presión en un cilindro de alta presión que está conectado al puerto de alta presión, un pistón de baja presión en un cilindro de baja presión y conectado al pistón de alta presión, un espacio intermedio entre el pistón de alta presión y el pistón de baja presión, una válvula de control que controla una presión en el cilindro de baja presión, y una disposición de alimentador de la sección de intensificador que incluye una conexión de entrada conectada al puerto de alimentación y una conexión de retorno conectada al puerto de retorno, en la que la disposición de alimentador comprende medios de estrangulación, en la que los medios de estrangulación tienen una resistencia de estrangulación variable.
El documento EP 2 136 085 A2 muestra una disposición de dos intensificadores de presión hidráulica que están dispuestos en paralelo y que funcionan con fases opuestas. Cada amplificador de presión está controlado por una válvula de conmutación que controla la alimentación a una cámara de baja presión de cada intensificador de presión hidráulica a través de un restrictor hidráulico.
El documento DE 101 58181 C1 muestra un amplificador de presión hidráulica de doble efecto que tiene una válvula de control, cuyo elemento de válvula comprende un orificio de reposo que conecta al menos en una posición intermedia del elemento de válvula una conexión de alimentación con una cámara de presión de control.
El documento CN 108916133 A muestra otra disposición de amplificador de presión que tiene un amplificador de presión con un puerto de alimentación y un puerto de retorno. Además, la disposición comprende una válvula que conecta en una posición un puerto de presión con el puerto de alimentación y un puerto de depósito con el puerto de retorno y en otra posición el puerto de alimentación con el puerto de depósito y el puerto de retorno con el puerto de presión. En posición neutra, el puerto de alimentación está conectado al puerto de presión y el puerto de presión está cortocircuitado al puerto de depósito. Un orificio variable está dispuesto en una línea desde el puerto de retorno del amplificador de presión hasta la válvula.
Los documentos CN 108571479 y WO 2019/121770 A1 (estado de la técnica según el art. 54(3) EPC) muestran otras disposiciones de amplificador de la presión.
Se conoce otra disposición de amplificador de presión, por ejemplo, el amplificador de presión de cartucho CA-50-15 de PistonPower ApS, S0 nderborg, Dinamarca.
La disposición de amplificador de presión comprende dos vías de flujo paralelas. Una de las vías de flujo es la conexión entre el puerto de alimentación y la salida de presión a través de los medios de la válvula de retención. La otra vía de flujo discurre por la sección de intensificador. En la disposición conocida del amplificador de presión, la función de la sección de intensificador puede bloquearse mediante una válvula de secuencia que permite la propagación de una presión a la válvula de control sólo cuando la presión en la línea entre el puerto de alimentación y la salida de presión supera un umbral predeterminado. Una válvula de secuencia de este tipo complica la construcción de la carcasa de la disposición de amplificador de presión.
El objeto que subyace a la invención es disponer de una construcción sencilla de una disposición de amplificador de presión hidráulica.
Este objeto se resuelve con una disposición de amplificador de presión hidráulica como la descrita en lo que antecede, en la que la resistencia de estrangulación variable de los medios de estrangulación depende de al menos una presión en la disposición de amplificador de presión.
En una disposición de amplificador de presión de este tipo sigue habiendo dos vías de flujo desde el puerto de alimentación hasta la salida de presión. La primera vía de flujo es la misma que la anterior. La segunda vía de flujo todavía comprende la sección de intensificación. Dependiendo de la característica de los medios de estrangulación, sigue habiendo una cantidad menor o mayor de fluido que pasa por la segunda vía de flujo. En otras palabras, la sección de intensificador está trabajando incluso a presiones en la salida de presión que no requieren el funcionamiento de la sección de intensificador. Sin embargo, debido a los medios de estrangulación, la velocidad de funcionamiento de la sección de intensificador se reduce. Esto tiene, en principio, el mismo efecto técnico que una mayor resistencia al flujo en la segunda vía. Los medios de estrangulación pueden tener una resistencia de estrangulación o de flujo mayor o menor que se explicará más adelante. La resistencia al estrangulamiento depende de la presión. En consecuencia, la resistencia de estrangulamiento de los medios de estrangulamiento puede ajustarse automáticamente en respuesta a una presión en la disposición de amplificador de presión.
En una realización de la invención, los medios de estrangulación comprenden medios de orificio. Los medios de orificio proporcionan una característica de estrangulamiento, es decir, una mayor resistencia al flujo que pasa por la disposición de alimentador.
En una realización de la invención, la resistencia de estrangulamiento depende de una diferencia de presión en la disposición de amplificador de presión. Esto es incluso una mejor manera de ajustar automáticamente la resistencia al estrangulamiento.
En una realización de la invención, el medio de estrangulación comprende al menos dos valores diferentes de resistencia de estrangulación. Estos diferentes valores de resistencia de estrangulamiento pueden ser, por ejemplo, valores de resistencia fijos. En otras palabras, los valores de la resistencia de estrangulamiento pueden modificarse gradualmente.
En una realización de la invención, los medios de estrangulación tienen valores de resistencia de estrangulación que cambian continuamente. Los valores de la resistencia de estrangulamiento pueden cambiar linealmente o a lo largo de cualquier otra función adecuada. Este comportamiento puede realizarse, por ejemplo, mediante una válvula proporcional o un tipo de válvula proporcional.
En una realización de la invención, uno de los valores de resistencia de estrangulamiento es cero. En otras palabras, en ciertas situaciones los medios de estrangulación no forman una resistencia de estrangulación, de modo que la sección de intensificador puede trabajar sin atenuación, lo que es preferible en un caso en el que las condiciones en la salida de presión requieren una presión más alta que la proporcionada en el puerto de alimentación.
En una realización de la invención, los medios de estrangulación comprenden una válvula de conmutación que tiene al menos una primera posición y una segunda posición, en la que la primera posición muestra un orificio y la segunda posición muestra un canal de paso. Cuando la válvula de conmutación está en la primera posición, los medios de estrangulación presentan una resistencia al flujo, mientras que en la segunda posición no hay resistencia al flujo.
En una realización de la invención, la válvula de conmutación comprende un elemento de válvula que se carga por una diferencia de presión y por medios de resorte. El elemento de la válvula se conmuta en una posición cuando una fuerza producida por la diferencia de presión es mayor que una fuerza producida por los medios de resorte y en la otra dirección, cuando la fuerza de los medios de resorte es mayor que una fuerza producida por la diferencia de presión.
En una realización de la invención, el elemento de la válvula es cargado por una presión en el puerto de alta presión en una dirección hacia la segunda posición y por una presión en el puerto de alimentación en una dirección hacia la primera posición, en la que los medios de resorte actúan en la misma dirección que la presión en el puerto de alimentación. En consecuencia, cuando la presión en el puerto de alta presión es lo suficientemente alta como para que la diferencia de presión produzca una fuerza mayor que la fuerza del resorte, la resistencia al flujo del medio de estrangulación se reduce automáticamente a cero.
En una realización de la invención, los medios de estrangulación están dispuestos en la conexión de retorno. Básicamente, es posible disponer los medios de estrangulación en la conexión de entrada y en la de retorno. Sin embargo, se cree que el comportamiento de la sección de intensificador es más estable cuando los medios de estrangulación están dispuestos en la conexión de retorno.
Las realizaciones preferentes de la invención se describirán ahora con más detalle con referencia a los dibujos, en los que:
La Figura 1 muestra una primera realización de una disposición de amplificador de presión hidráulica no cubierta por la reivindicación 1 y
La Figura 2 muestra una segunda realización de una disposición de amplificador de presión hidráulica según la invención.
Una disposición de amplificador de presión hidráulica 1 comprende un puerto de alimentación A1 y una salida de presión A2 conectada al puerto de alimentación A1 a través de una línea 2 en la que están dispuestos medios de válvula de retención 3. En la presente realización los medios de válvula de retención 3 están en forma de una válvula sobre el centro.
Además, la disposición de amplificador de presión 1 comprende un puerto de retorno B2 y un puerto de depósito B1. El puerto de retorno B2 y el puerto de depósito B1 están conectados por una línea 4.
Una sección de intensificador 5 está dispuesta en paralelo a la línea 2. La sección de intensificador 5 comprende un pistón de alta presión 6 en un cilindro de alta presión 7 y un pistón de baja presión 8 en un cilindro de baja presión 9. El pistón de alta presión 6 y el pistón de baja presión 8 están conectados por una biela 10 o cualquier otro medio de conexión. La biela 10 está dispuesta en un espacio intermedio 11 entre el pistón de alta presión 6 y el pistón de baja presión 8. Es suficiente con que la biela 10 transmita un movimiento en una dirección desde el pistón de baja presión 8 al pistón de alta presión 6 y en la dirección opuesta desde el pistón de alta presión 6 al pistón de baja presión 8. La biela 10 no está sometida a fuerzas de tracción.
Se proporciona una válvula de control 12 para controlar la presión en el cilindro de baja presión 9. La válvula de control 12 comprende un elemento de válvula 13 que puede conmutarse entre dos posiciones. En la posición mostrada en la Fig. 1 (que se denomina "primera posición") el elemento de la válvula 13 conecta el cilindro de baja presión 9 y el espacio intermedio 11 y al mismo tiempo conecta el cilindro de baja presión 9 con el puerto de depósito B1.
El elemento de la válvula 13 puede ponerse en otra posición (que se denomina "segunda posición") en la que conecta el puerto de alimentación A1 y el cilindro de baja presión 9 a través de la línea 2. La conmutación del elemento de la válvula 13 se explicará a continuación.
Además, el cilindro de alta presión 7 está conectado a la línea 2 a través de una primera válvula de retención 14 que se abre en dirección al cilindro de alta presión 7. El cilindro de alta presión 7 está a su vez conectado a la salida de presión A2 a través de una segunda válvula de retención 15 que se abre en dirección a la salida de presión A2.
El elemento de válvula 13 comprende una primera zona de presión 16 y una segunda zona de presión 17. La segunda zona de presión 17 es mayor que la primera zona de presión 16.
La primera zona de presión 16 está cargada por la presión en el puerto de alimentación A1. La segunda zona de presión 17 está conectada a una línea de retroalimentación 18 que se abre en el cilindro de alta presión 7. Durante una carrera del pistón de alta presión 6, la abertura del conducto de retorno 18 hacia el cilindro de alta presión 7 queda cubierta por el pistón de alta presión 6 y, por tanto, cerrada. Sin embargo, en la posición final inferior del pistón de alta presión 6, el conducto de retorno 18 recibe la presión en el pistón de alta presión 7. En la otra posición final del pistón de alta presión 6, la línea de retorno 18 recibe la presión del espacio intermedio 11.
La sección de intensificador 5 comprende una disposición de alimentador que incluye una conexión de entrada 19 conectada al puerto de alimentación A1 a través de la línea 2 y una conexión de retorno 20 conectada al puerto de depósito B1. La conexión de entrada 19 está conectada a una entrada de la válvula de control 12, a la primera zona de presión 16 y a través de la primera válvula de retención 14 al cilindro de alta presión.
La conexión de retorno 20 está conectada al espacio intermedio 11 y, en la primera posición del elemento de válvula 13, al cilindro de baja presión 9.
La disposición de alimentador comprende medios de estrangulación 21. En la realización no conforme a la invención mostrada en la Fig. 1 los medios de estrangulación 21 comprenden un orificio 22 que está dispuesto en la conexión de retorno 20 y proporciona una resistencia de estrangulación o resistencia de flujo predeterminada.
El funcionamiento de la disposición de presión hidráulica 1 mostrada en la Fig. 1 puede describirse como sigue: El fluido hidráulico que tiene una presión de alimentación se suministra al puerto de alimentación A1 y se suministra a la salida de presión A2 a través de la línea 2 y los medios de la válvula de retención 3. La presión en la salida de presión A2 corresponde básicamente a la presión en el puerto de alimentación A1. Al mismo tiempo, el fluido hidráulico de la conexión de alimentación A1 fluye a través de la conexión de entrada 19 y a través de la primera válvula de retención 14 al cilindro de alta presión 7. El elemento de la válvula 13 está en su primera posición en la que el cilindro de baja presión 9 está conectado al puerto de depósito B1. De este modo, la presión de alimentación en el cilindro de alta presión 7 es capaz de mover el pistón de alta presión 6 hacia abajo (la dirección se refiere a la orientación mostrada en la Fig. 1), ya que el cilindro de baja presión 9 puede vaciarse sobre la conexión de retorno 20.
En cuanto el pistón de alta presión 6 libera la abertura del conducto de retorno 18 en el cilindro de alta presión 7, la presión en la segunda zona de presión 17 del elemento de válvula 13 es la misma que la presión en la primera zona de presión 16. Dado que la segunda zona de presión 17 es mayor que la primera zona de presión 16, la fuerza que actúa sobre el elemento de válvula 13 lo lleva a la segunda posición en la que el cilindro de baja presión 9 está conectado con la conexión de entrada 19 y, por tanto, con el puerto de alimentación A1. En esta situación, la presión de alimentación en el puerto de alimentación A1 actúa sobre el pistón de baja presión 8 en una dirección y sobre el pistón de alta presión 6 en la dirección opuesta. Dado que el pistón de baja presión 8 tiene un área de presión mayor que el pistón de alta presión 6, la dirección de movimiento del pistón de baja presión 8 y del pistón de alta presión 6 se invierte y el pistón de alta presión 6 se mueve en una dirección para disminuir el volumen del cilindro de alta presión 7. La abertura de la línea de retroalimentación 18 hacia el cilindro de alta presión 7 está cerrada y el fluido en el cilindro de alta presión 7 se desplaza a través de la válvula de retención 15 hacia la salida de presión A2. El elemento de la válvula 13 permanece en la segunda posición hasta que el pistón de alta presión 6 libera de nuevo la abertura del conducto de retorno 18 en el cilindro de alta presión 7. En este momento, la presión en la segunda zona de presión 17 desciende hasta la presión en el puerto de depósito B1.
Debido a los medios de estrangulación 21, el flujo a través de la conexión de retorno 20 es estrangulado. Los medios de estrangulación 21 forman una resistencia al flujo. En consecuencia, el desplazamiento del fluido fuera del cilindro de baja presión 9 durante el movimiento en una dirección y el desplazamiento del fluido fuera del espacio intermedio 11 durante el movimiento en la otra dirección es estrangulado y, en consecuencia, una frecuencia con la que la sección de intensificador 5 está trabajando es limitada.
Si es necesario, la resistencia de estrangulación o la resistencia al flujo del orificio 22 puede ajustarse desde el exterior.
La Fig. 2 muestra una segunda realización según la invención en la que elementos similares se denominan con los mismos números de referencia.
La única diferencia entre la primera realización mostrada en la Fig. 1 y la segunda realización mostrada en la Fig. 2 es la forma de los medios de estrangulación 21.
En la realización mostrada en la Fig. 2, los medios de estrangulación comprenden una válvula de conmutación 23 que proporciona dos valores diferentes de resistencia de estrangulación. Para ello, la válvula de conmutación 23 tiene una primera posición y una segunda posición. En la primera posición que se muestra en la Fig. 2, la válvula de conmutación 23 muestra el orificio 22. En la segunda posición, la válvula de conmutación 23 muestra un canal de paso 24. En otras palabras, en la segunda posición la válvula de conmutación 23 no presenta básicamente ninguna resistencia al flujo. La resistencia de estrangulamiento es cero.
El elemento de válvula 23 tiene un elemento de válvula 25 que se acciona por una diferencia de presión entre la presión en la salida de presión A2 y la presión en un puerto de alimentación A1. Además, se dispone de un resorte 26 que actúa en la misma dirección que la presión en el puerto de alimentación A1.
Cuando la presión en la salida de presión A2 corresponde básicamente a la presión en el puerto de alimentación A1 y no es necesaria una intensificación o amplificación de la presión, los medios de estrangulación 21 forman una resistencia al flujo, de modo que se ralentiza el funcionamiento de la sección de intensificador 5. Una parte importante del fluido hidráulico pasa directamente por el conducto 2 hasta la salida de presión A2.
Sin embargo, si la presión en la salida de presión A2 aumenta de forma que la fuerza producida por la diferencia de presión entre la salida de presión A2 y la conexión de alimentación A1 supera la fuerza del resorte 26, el elemento de válvula 25 se desplaza a la segunda posición en la que se elimina la resistencia al flujo en la conexión de retorno 20. En esta situación, la sección de intensificador 5 puede funcionar con la máxima potencia sin producir pérdidas innecesarias.
Por supuesto, es posible proporcionar más de los dos valores de resistencia de estrangulamiento o de resistencia de flujo que pueden ser realizados por una válvula de conmutación 23. También es posible tener una resistencia de estrangulación continuamente cambiante que puede realizarse, por ejemplo, mediante una válvula proporcional o una válvula similar a una válvula proporcional. Dicha válvula proporcional también puede ser accionada por una diferencia de presión entre la salida de presión A2 y el puerto de alimentación A1.
La condición de que el valor de la resistencia de estrangulamiento sea cero se cumple cuando la conexión de retorno está conectada al puerto de depósito B1 a través de la línea 2 y el canal de paso 24, aunque puede haber pequeñas pérdidas de presión.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Disposición de amplificador de presión hidráulica (1) que comprende un puerto de alimentación (A1), una salida de presión (A2) conectada al puerto de alimentación a través de medios de válvula de retención (3), un puerto de depósito (B1), una sección de intensificador (5) que tiene un pistón de alta presión (6) en un cilindro de alta presión (7) que está conectado a la salida de presión (A2), un pistón de baja presión (8) en un cilindro de baja presión (9) y conectado al pistón de alta presión (6), un espacio intermedio (11) entre el pistón de alta presión (6) y el pistón de baja presión (8), una válvula de control (12) que controla una presión en el cilindro de baja presión (9), y una disposición de alimentador de la sección de intensificador (5) que incluye una conexión de entrada (19) conectada al puerto de alimentación (A1) y una conexión de retorno (20) conectada al puerto de depósito (B1), en la que la disposición de alimentador (19, 20) comprende medios de estrangulación (21), en los que los medios de estrangulación (21) tienen una resistencia de estrangulación variable y caracterizada porque la resistencia de estrangulación variable de los medios de estrangulación (21) depende de al menos una presión en la disposición de amplificador de presión (1).
2. Disposición de amplificador de presión según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de estrangulación (21) comprenden medios de orificio (22).
3. Disposición de amplificador de presión según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la resistencia de estrangulamiento depende de una diferencia de presión en la disposición de amplificador de presión (1).
4. Disposición de amplificador de presión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los medios de estrangulación (21) comprenden al menos dos valores diferentes de resistencia de estrangulación.
5. Disposición de amplificador de presión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los medios de estrangulación (21) tienen valores de resistencia de estrangulación que cambian continuamente.
6. Disposición de amplificador de presión según la reivindicación 4 o 5, caracterizada porque uno de los valores de resistencia de estrangulamiento es cero.
7. Disposición de amplificador de presión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los medios de estrangulación comprenden una válvula de conmutación (23) que tiene al menos una primera posición y una segunda posición, en la que la primera posición muestra un orificio (22) y la segunda posición muestra un canal de paso (24).
8. Disposición de amplificador de presión según la reivindicación 7, caracterizada porque la válvula de conmutación (23) comprende un elemento de válvula (25) que se carga por una diferencia de presión y por medios de resorte (26).
9. Disposición de amplificador de presión según la reivindicación 8, caracterizada porque el elemento de válvula (25) está cargado por una presión en la salida de presión (A2) en una dirección hacia la segunda posición y por una presión en el puerto de alimentación (A1) en una dirección hacia la primera posición, en la que los medios de resorte (26) actúan en la misma dirección que la presión en el puerto de alimentación (A1).
10. Disposición de amplificador de presión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque los medios de estrangulación (21) están dispuestos en la conexión de retorno (20).
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