ES2911311T3 - Método y sistema para un cilindro hidráulico - Google Patents
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Abstract
Un conjunto de cilindro de fluido (200), que comprende: un conjunto de pistón que comprende un pistón (201) acoplado a un vástago de pistón (203), comprendiendo el vástago de pistón (203) un cuerpo hueco (203) que comprende un depósito de fluido interno (204); un cuerpo de cilindro (206) coaxial con y que rodea al menos parcialmente dicho vástago de pistón hueco (203); y un puerto de succión de una bomba de fluido (208) en comunicación de flujo con dicho depósito (204) a través de un tubo de transferencia (212) que se extiende desde dicho pistón (201), siendo dicho tubo de transferencia (212) coaxial con dicho pistón (201), dicho vástago del pistón (203), y dicho cuerpo de cilindro (206), estando un puerto de descarga (224) de dicha bomba de fluido (208) en comunicación de flujo con una cámara de presión de extensión (214); en el que: dicho pistón (201) comprende una cara de pistón (202) y dicha cara de pistón (202) comprende una abertura configurada para acoplarse de forma deslizante con dicho tubo de transferencia (212); el pistón (201) está configurado para moverse en una dirección de extensión (228) por una fuerza de accionamiento aplicada a la cara del pistón (202) provocada por un fluido descargado por la bomba de fluido (208) en dicha cámara de presión de extensión (214); y la retracción del conjunto de cilindro de fluido (200) es provocada por la gravedad.
Description
DESCRIPCIÓN
Método y sistema para un cilindro hidráulico
ANTECEDENTES
Esta descripción se refiere a pistones-cilindros de fluido y, más particularmente, a un método y a un sistema para un conjunto de pistón-cilindro de fluido que tiene un depósito de fluido interno.
Los sistemas de energía hidráulica a menudo usan pistones-cilindros para aplicar una fuerza lineal donde sea necesario. Típicamente, un pistón-cilindro incluye un cuerpo de forma cilíndrica que tiene un orificio a través de un eje longitudinal del cuerpo. Un extremo del cilindro está cerrado por un extremo de base y un extremo de vástago está abierto para recibir un conjunto de pistón y vástago. Cuando se introduce un fluido a alta presión, tal como aceite hidráulico, en el espacio entre el extremo de base y el pistón, se imparte una fuerza al vástago a través del pistón. El vástago generalmente se acopla a una carga, que luego es manipulada por la fuerza transmitida a través del vástago. El aceite hidráulico se introduce a través de una o más mangueras o tubos hidráulicos que conectan el espacio entre el extremo de la base y el pistón a una fuente de aceite hidráulico a alta presión, por ejemplo, una bomba hidráulica acoplada a un depósito. Debido a que la bomba hidráulica puede servir para varias cargas, la bomba hidráulica suele ser grande y, en consecuencia, se coloca lejos de las cargas. Además, debido a que las cargas a menudo se encuentran en lugares relativamente menos accesibles, la bomba hidráulica está ubicada en un área más accesible, que está alejada de las cargas. En consecuencia, para suministrar fluido a alta presión al espacio entre el extremo de base y el pistón para cada uno de los pistones-cilindros asociados con las cargas, los pistones-cilindros se conectan a la bomba hidráulica a través de tramos largos de tubos, tuberías y/o o mangueras hidráulicas. Con el tiempo, dichas tuberías, tubos y mangueras tienden a desarrollar fugas, que son una preocupación ambiental y afectan a la seguridad del personal.
El documento US 2008/190104 A1 describe actuadores adecuados para usarse con sistemas de suspensión de vehículos que incluyen una bomba hidráulica reversible configurada para producir una presión hidráulica variable, un conjunto de cilindro hidráulico que tiene un orificio de cilindro y un pistón colocado dentro del orificio de cilindro que se puede mover axialmente en relación con el orificio del cilindro, y un circuito hidráulico que acopla hidráulicamente la bomba hidráulica reversible al conjunto de cilindro hidráulico.
El documento US 6 282 893 B1 describe un cilindro hidráulico que comprende un cuerpo alargado que contiene internamente un pistón que se puede deslizar dentro de una cavidad interior de dicho cuerpo, en el que dicho pistón divide dicha cavidad en una primera y segunda porciones de cavidad, en el que dicho pistón está unido a una primera porción de extremo de un vástago de pistón, en el que el movimiento deslizante de dicho pistón hace que dicho vástago de pistón se mueva en una dirección paralela a un eje longitudinal de dicho cuerpo.
El documento US 4890692 A describe un dispositivo de elevación para una plataforma de trabajo que comprende un cilindro de elevación colocado debajo de los brazos de elevación cuando los brazos están en su posición completamente retraída o bajada, en el que un pistón del cilindro está conectado operativamente a uno de los brazos de elevación, estando conectado operativamente el extremo opuesto del cilindro a un extremo de un conjunto de brazo de pivote que está montado para girar alrededor de un eje fijo en la base.
BREVE DESCRIPCIÓN
En una realización, un conjunto de cilindro de fluido incluye un pistón hueco que incluye un depósito de fluido interno, un cuerpo de cilindro que es coaxial con y al menos rodea parcialmente el pistón hueco, y una bomba de fluido en comunicación de flujo con el depósito a través de un canal de succión que se extiende desde el depósito de fluido interno a través de un tubo de transferencia hasta un puerto de succión de la bomba de fluido. El tubo de transferencia es coaxial con el pistón y el cuerpo del cilindro y un puerto de descarga de la bomba de fluido está en comunicación de flujo con una cámara de presión de extensión.
En otra realización, un método para operar un conjunto de elevador de tijera incluye proporcionar un conjunto de elevador de tijera que incluye una plataforma de trabajo, una pluralidad de soportes plegables vinculados orientados en un patrón entrecruzado y un conjunto de cilindro de fluido configurado para aplicar una fuerza a un conjunto de los enlaces para elevar la plataforma de trabajo. El método también incluye suministrar una tasa variable de flujo de un fluido a una cámara de presión de extensión del conjunto de cilindro de fluido desde un depósito interno a un pistón usando una bomba de fluido de velocidad variable integral al conjunto de cilindro de fluido, en el que la tasa del flujo del fluido es relativo a una velocidad seleccionable de la bomba de fluido y la tasa del flujo del fluido al pistón define una velocidad de elevación de la plataforma de trabajo. El método incluye además seleccionar la velocidad de la bomba de fluido utilizando un dispositivo de entrada variable.
En otra realización más, un método para operar un conjunto de pistón-cilindro de fluido incluye extraer fluido de un depósito de fluido dentro de un volumen interior de un pistón, estando el pistón acoplado de manera deslizante a una superficie interior de un cilindro, aumentar una presión del fluido extraído, canalizar el fluido a una cámara de presión de extensión dentro del cilindro, y trasladar el pistón axialmente en el cilindro usando el fluido canalizado.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Las figuras 1 a 5 muestran realizaciones de ejemplo del método y del aparato descritos en el presente documento.
La figura 1 es una vista en alzado lateral de un vehículo elevador de tijera móvil de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente divulgación.
La figura 2 es una vista en sección transversal de un conjunto de cilindro de fluido 200 de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente divulgación.
La figura 3 es un diagrama esquemático de un circuito de flujo de fluido dentro del conjunto de cilindro de fluido que se muestra en la figura 2.
La figura 4 es una vista lateral del conjunto de cilindro de fluido que se muestra en la figura 2 en una posición retraída.
La figura 5 es una vista en planta del conjunto de cilindro de fluido que se muestra en la figura 2 en una posición extendida.
La figura 6 es un diagrama de flujo de un método para operar un conjunto elevador de tijera de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente divulgación.
La figura 7 es un diagrama de flujo de un método para hacer funcionar un conjunto de pistón-cilindro de fluido de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente divulgación.
A menos que se indique lo contrario, los dibujos proporcionados en el presente documento pretenden ilustrar características de las realizaciones de la divulgación. Se cree que estas características son aplicables en una amplia variedad de sistemas que comprenden una o más realizaciones de la divulgación. Como tales, los dibujos no pretenden incluir todas las características convencionales conocidas por los expertos en la técnica que se requieren para la práctica de las realizaciones divulgadas en el presente documento.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
La siguiente descripción detallada ilustra realizaciones de la divulgación a modo de ejemplo y no a modo de limitación. Se contempla que la divulgación tiene una aplicación general a las realizaciones de dispositivos de transmisión de potencia de pistón-cilindro en aplicaciones industriales, comerciales y residenciales.
La siguiente descripción se refiere a los dibujos adjuntos, en los que, salvo representación contraria, los mismos números en diferentes dibujos representan elementos similares.
La figura 1 es una vista en alzado lateral de un vehículo elevador de tijera móvil 100 de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente divulgación. En la realización de ejemplo, el vehículo elevador de tijera 100 incluye un chasis 102 soportado por ruedas 104. Una pila de tijeras 106 está montada encima del chasis 102 y una plataforma de trabajo 108 está montada encima de la pila de tijeras 106. La pila de tijeras 106 incluye una pluralidad de soportes plegables vinculados orientados en un patrón entrecruzado o en "X". El movimiento hacia arriba de la plataforma de trabajo 108 se logra mediante la aplicación de una fuerza a un conjunto de enlaces de tijera paralelos, alargando el patrón cruzado e impulsando la plataforma de trabajo verticalmente. La fuerza es generada por un conjunto de cilindro de fluido 110 acoplado entre, por ejemplo, el chasis 102 y un conjunto de enlaces de tijera. En diversas realizaciones, el conjunto de fluido-cilindro 110 está acoplado entre otra estructura del vehículo elevador de tijera 100 distinta del chasis 102 y el conjunto de enlaces de tijera.
La figura 2 es una vista en sección transversal de un conjunto de cilindro de fluido 200 de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente divulgación. En la realización de ejemplo, el conjunto de cilindro de fluido 200 incluye un pistón 201 que tiene una cara de pistón 202, un vástago de pistón hueco 203 y un depósito de fluido interno 204. El conjunto de cilindro de fluido 200 también incluye un cuerpo de cilindro 206 coaxial a lo largo del eje 207 con y al menos parcialmente rodeando el vástago de pistón hueco 203. Una bomba de fluido 208 accionada por un motor de velocidad variable 210 está en comunicación de flujo con el depósito 204 a través de un tubo de transferencia 212 que se extiende desde el depósito de fluido interno 204 hasta un puerto de succión (no mostrado en la figura 2) de la bomba de fluido 208. Un puerto de descarga (no mostrado en la figura 2) de la bomba de fluido 208 está en comunicación de flujo con una cámara de presión de extensión 214 definida radialmente entre el tubo de transferencia 212 y el cuerpo del cilindro 206. Un bloque de válvula 216 está acoplado a un primer extremo 218 del cuerpo del cilindro 206 e incluye uno o más canales de fluido 220 formados en el mismo. Al menos uno de los canales 220 es un canal de succión 222 de la bomba que se extiende entre el tubo de transferencia 212 y el puerto de succión de la bomba de fluido 208. Al menos otro de los canales 220 es un canal de descarga 224 de la bomba que se extiende entre el puerto de descarga de la bomba de fluido 208 y la cámara de presión de extensión 214. El canal de descarga 224 de la bomba incluye además una válvula de retención (no mostrada en la figura 1). El canal de descarga 224 de la bomba también incluye una trayectoria de retorno que incluye una válvula de alivio de presión (no mostrada en la figura 1). En la realización de ejemplo, la válvula de retención y la válvula de alivio de presión se forman juntas en un único conjunto de alivio de presión 226. En varias realizaciones, el depósito de fluido 204 incluye un espacio 228 entre una superficie exterior 230 del vástago 203 y una superficie interior 232 del cuerpo del cilindro 206.
Durante el funcionamiento, para extender el conjunto de cilindro de fluido 200, se bombea fluido desde el depósito de fluido interno 204 a través del tubo de transferencia 212, el canal de succión 222 de la bomba y el puerto de
succión de la bomba de fluido 208. La bomba de fluido 208 descarga el fluido a través del canal de descarga 224 de la bomba y la válvula de retención en la cámara de presión de extensión 214. La presión diferencial relativamente alta entre la cámara de presión de extensión 214 y el depósito de fluido interno 204 aplica una fuerza de accionamiento a la cara del pistón 202, lo que hace que el pistón 201 se mueva en una dirección de extensión 228. La velocidad de extensión del conjunto de cilindro de fluido 200 es relativa a una velocidad de la bomba de fluido 208, que es variable en un intervalo operativo predeterminado.
La retracción del conjunto de cilindro de fluido 200 es por gravedad cuando se abre una válvula de descenso para canalizar el fluido a través de una válvula dosificadora perforada y la válvula de descenso y de vuelta al depósito de fluido interno 204.
La figura 3 es un diagrama esquemático de un circuito de flujo de fluido 300 dentro del conjunto de cilindro de fluido 200 (mostrado en la figura 2). En la realización de ejemplo, cuando se ordena elevar la plataforma de trabajo 108, se suministra fluido a una tasa variable desde el depósito 204 a través de la bomba 208, una válvula de retención 302 y un orificio 304 a la cámara de presión de extensión 214. Debido a que el motor 210 es de velocidad variable y está acoplado directamente a la bomba 208, la velocidad del motor 210 controla la tasa de bombeo de fluido a través de la bomba 208. El exceso de presión por encima de un límite predeterminado se desvía hacia el depósito 204 a través de una válvula de alivio de presión 306, que puede operarse cuando la presión de la bomba 208 hace que una válvula de retención de bola supere una desviación del resorte para elevar la bola y abrir la válvula de alivio de presión 306.
Cuando se ordena bajar la plataforma de trabajo 108, se abre una válvula de descenso 308 normalmente cerrada usando un solenoide para purgar el fluido desde la cámara de presión de extensión 214 a través del orificio 304 y la válvula de descenso 308 al depósito 204. El orificio 304 puede ser fijo o puede ser variable para permitir el ajuste de la velocidad de descenso de la plataforma de trabajo 108. Si es variable, el orificio 304 se ajusta para controlar una velocidad a la que la plataforma de trabajo 108 puede bajar mediante el control de una tasa a la que se permite que el fluido vuelva a purgarse al depósito 204.
La figura 4 es una vista lateral del conjunto de cilindro de fluido 200 (mostrado en la figura 2) en una posición retraída. La figura 5 es una vista en planta del conjunto de cilindro de fluido 200 (mostrado en la figura 2) en una posición extendida.
La figura 6 es un diagrama de flujo de un método 600 de operación de un conjunto elevador de tijera. En la realización de ejemplo, el conjunto de elevación de tijera incluye proporcionar 602 un conjunto de elevación de tijera que incluye una plataforma de trabajo, una pluralidad de soportes plegables vinculados orientados en un patrón entrecruzado y un conjunto de cilindro de fluido configurado para aplicar una fuerza a un conjunto de conexiones para elevar la plataforma de trabajo extendiendo una longitud del conjunto de elevación de tijera, suministrar 604 una tasa variable de flujo de fluido a una cámara de presión de extensión del conjunto de cilindro de fluido desde un depósito interno a un pistón usando una bomba de fluido de velocidad variable integral al conjunto de cilindro de fluido, siendo la tasa de flujo de fluido relativa a una velocidad seleccionable de la bomba de fluido, definiendo la tasa de flujo de fluido al pistón una velocidad de elevación de la plataforma de trabajo y seleccionar 606 la velocidad de la bomba de fluido usando un dispositivo de entrada variable. Opcionalmente, el método 600 también incluye purgar fluido desde el pistón hasta el depósito a través de un orificio de tamaño seleccionable para bajar la plataforma de trabajo. El método 600 también incluye opcionalmente el control de la velocidad del purgado usando el orificio de tamaño seleccionable. El método 600 incluye además opcionalmente generar una señal de comando de velocidad de la bomba de fluido utilizando un control de palanca de mando. El método 600 también incluye opcionalmente seleccionar una velocidad de un motor eléctrico acoplado a la bomba de fluido usando un dispositivo de entrada variable. Además, el método 600 incluye opcionalmente aplicar una fuerza a una cara del pistón desde el fluido en la cámara de presión de extensión para mover el pistón desde una primera posición retraída a una segunda posición extendida.
La figura 7 es un diagrama de flujo de un método 700 para hacer funcionar un conjunto de pistón-cilindro de fluido. En la realización de ejemplo, se extrae 702 fluido desde un depósito de fluido dentro de un volumen interior de un pistón, estando el pistón acoplado de manera deslizante a una superficie interior de un cilindro, se aumenta 704 la presión del fluido extraído se canaliza 706 el fluido a una presión de extensión cámara dentro del cilindro, y se traslada 708 el pistón axialmente en el cilindro usando el fluido canalizado.
El método 700 incluye opcionalmente extraer fluido del depósito a través de un tubo de transferencia que se extiende al menos parcialmente a través del depósito y la cámara de presión de extensión. El método 700 también incluye opcionalmente extraer fluido del depósito a través de un tubo de transferencia que se extiende coaxialmente a través de al menos una porción del depósito y coaxialmente a través de al menos una porción de la cámara de presión de extensión. Además, el método 700 incluye opcionalmente aumentar la presión del fluido extraído usando un motor de velocidad variable acoplado a una bomba de fluido de desplazamiento positivo.
Aunque la divulgación se ha descrito en términos de diversas realizaciones específicas, se reconocerá que la divulgación se puede practicar con modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones.
Las realizaciones descritas anteriormente de un método y sistema para un cilindro de fluido que tiene un depósito interno proporcionan un medio rentable y fiable para operar maquinaria sin tubos externos o mangueras para canalizar fluido, tal como, pero sin limitarse a, aceite hidráulico. Más específicamente, los métodos y sistemas descritos en el presente documento facilitan la minimización de la posibilidad de una fuga de fluido hidráulico de un cilindro de fluido. Además, los métodos y sistemas descritos anteriormente facilitan proporcionar un cilindro de fluido en un paquete compacto. Como resultado, los métodos y sistemas descritos en el presente documento facilitan el funcionamiento de la maquinaria de forma rentable y fiable.
Claims (14)
1. Un conjunto de cilindro de fluido (200), que comprende:
un conjunto de pistón que comprende un pistón (201) acoplado a un vástago de pistón (203), comprendiendo el vástago de pistón (203) un cuerpo hueco (203) que comprende un depósito de fluido interno (204);
un cuerpo de cilindro (206) coaxial con y que rodea al menos parcialmente dicho vástago de pistón hueco (203); y
un puerto de succión de una bomba de fluido (208) en comunicación de flujo con dicho depósito (204) a través de un tubo de transferencia (212) que se extiende desde dicho pistón (201), siendo dicho tubo de transferencia (212) coaxial con dicho pistón (201), dicho vástago del pistón (203), y dicho cuerpo de cilindro (206), estando un puerto de descarga (224) de dicha bomba de fluido (208) en comunicación de flujo con una cámara de presión de extensión (214);
en el que:
dicho pistón (201) comprende una cara de pistón (202) y dicha cara de pistón (202) comprende una abertura configurada para acoplarse de forma deslizante con dicho tubo de transferencia (212); el pistón (201) está configurado para moverse en una dirección de extensión (228) por una fuerza de accionamiento aplicada a la cara del pistón (202) provocada por un fluido descargado por la bomba de fluido (208) en dicha cámara de presión de extensión (214); y
la retracción del conjunto de cilindro de fluido (200) es provocada por la gravedad.
2. El conjunto (200) de la reivindicación 1, que comprende además un bloque de válvula (216) acoplado a un primer extremo (218) de dicho cuerpo de cilindro (206) y que comprende uno o más canales de fluido (220) formados en el mismo.
3. El conjunto (200) de la reivindicación 2, en el que dicho bloque de válvula (216) comprende un canal de succión (222) de la bomba que se extiende entre dicho tubo de transferencia (212) y el puerto de succión (222) de dicha bomba de fluido (208).
4. El conjunto (200) de la reivindicación 2, en el que dicho bloque de válvula (216) comprende un canal de descarga (224) de la bomba que se extiende entre el puerto de descarga de dicha bomba de fluido (208) y dicha cámara de presión de extensión (214).
5. El conjunto (200) de la reivindicación 1, en el que dicha cámara de presión de extensión (214) está definida entre dicho tubo de transferencia (212) y dicho cuerpo de cilindro (206).
6. El conjunto (200) de la reivindicación 4, en el que dicho canal de descarga (224) de la bomba comprende además una trayectoria de suministro de la cámara de presión de extensión que comprende una válvula de retención (302).
7. El conjunto (200) de la reivindicación 4, en el que dicho canal de descarga (224) de la bomba comprende además una trayectoria de retorno que comprende una válvula de alivio de presión (306).
8. El conjunto (200) de la reivindicación 1, en el que dicho tubo de transferencia (212) se acopla deslizantemente a dicho pistón (201) a través de un conjunto de sellado elastomérico.
9. El conjunto (200) de la reivindicación 1, que comprende además un motor de velocidad variable (210) acoplado a dicha bomba (208), estando dicho motor de velocidad variable (210) configurado para accionar dicha bomba (208) a diferentes velocidades correspondientes a diferentes caudales de un fluido a través de dicha bomba (208).
10. Un método para operar un conjunto elevador de tijera (600), comprendiendo dicho método:
proporcionar (602) un conjunto de elevación de tijera que incluye una plataforma de trabajo, una pluralidad de soportes plegables vinculados orientados en un patrón entrecruzado y un conjunto de cilindro de fluido (110) configurado para aplicar una fuerza a un conjunto de los enlaces para elevar la plataforma de trabajo; suministrar (604) una tasa variable de flujo de un fluido a una cámara de presión de extensión (214) del conjunto de cilindro de fluido (200) desde un depósito (204) interno a un vástago de pistón de un conjunto de pistón (200) usando una variable velocidad de la bomba de fluido (208) integral al conjunto de cilindro de fluido (200), siendo la velocidad del flujo del fluido relativa a una velocidad seleccionable de la bomba de fluido (208), definiendo la velocidad del flujo del fluido a la presión de extensión cámara (214) una velocidad de elevación de la plataforma de trabajo; y
seleccionar (606) la velocidad de la bomba de fluido (208) usando un dispositivo de entrada variable.
11. El método de la reivindicación 10, que comprende además purgar fluido desde la cámara de presión de extensión (214) al depósito (204) a través de un orificio de tamaño seleccionable para bajar la plataforma de trabajo.
12. El método de la reivindicación 11, que comprende además controlar la velocidad del purgado utilizando el orificio de tamaño seleccionable.
13. El método de la reivindicación 10, en el que seleccionar la velocidad de la bomba de fluido (208) usando un dispositivo de entrada variable comprende generar una señal de comando de velocidad de la bomba de fluido usando un control de palanca de control.
14. El método de la reivindicación 10, en el que seleccionar la velocidad de la bomba de fluido (208) usando un dispositivo de entrada variable que comprende seleccionar la velocidad de un motor eléctrico (210) acoplado a la bomba de fluido (208) usando un dispositivo de entrada variable.
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