IT201800002172A1 - Circuito di alimentazione con pilotaggio a pressione regolabile. - Google Patents

Circuito di alimentazione con pilotaggio a pressione regolabile. Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: CIRCUITO DI ALIMENTAZIONE CON PILOTAGGIO A PRESSIONE REGOLABILE.
La presente invenzione ha per oggetto un circuito di alimentazione per un attuatore oleodinamico.
Ad esempio, il circuito può essere utilizzato per l'alimentazione di un cilindro oleodinamico.
La maggior parte delle macchine operatrici per movimento terra o per il sollevamento di carichi pesanti sono dotate di uno o più cilindri oleodinamici preposti all'azionamento di un'attrezzatura o un utensile di forza, ad esempio una pala escavatrice o una forca di sollevamento, collegato ad un braccio mobile.
Ciascun braccio è dotato di un cilindro attuatore che ne produce il movimento fra una posizione sollevata ed una posizione abbassata. In particolare, quando si desidera sollevare il braccio, un fluido operatore viene inviato in una prima camera del cilindro attuatore, mentre una seconda camera del cilindro attuatore viene collegata ad un serbatoio così da scaricare il fluido operatore inizialmente presente nella seconda camera. Il contrario accade quando si desidera abbassare il braccio. Generalmente, la prima camera è collocata dal lato del fondello del cilindro e, quando alimentata, determina la fuoriuscita dello stelo del cilindro e l'innalzamento del carico. La seconda camera è posizionata dal lato dello stelo del cilindro e, quando alimentata, determina il rientro dello stelo e la discesa del carico.
Sono noti circuiti idraulici di azionamento per attuatori idraulici in cui un primo ramo di circuito collega un distributore idraulico, a sua volta associato ad una pompa, con la camera dell'attuatore associata alla salita del carico e un secondo ramo collega il distributore con la camera associata alla discesa del carico. Il circuito è dotato di una valvola di bilanciamento predisposta per il controllo della portata di fluido lungo il primo ramo nella fase di discesa del carico. Un condotto di pilotaggio preleva dal secondo ramo una pressione di pilotaggio che agisce per l'apertura della valvola di bilanciamento nella fase di discesa del carico.
Per incrementare la portata di olio disponibile al lato fondello del cilindro, al fine di aumentare la velocità di estensione del cilindro, è possibile disporre un condotto di ricircolo che mette in comunicazione il condotto di alimentazione al lato stelo del cilindro con il condotto di alimentazione al lato fondello del cilindro. Tale condotto consente di inviare al lato fondello del cilindro l'olio che si scarica dal lato stelo del cilindro durante la fuoriuscita dello stelo.
Il condotto di ricircolo è provvisto generalmente di una valvola unidirezionale, che consente il solo flusso diretto dal lato stelo verso il lato fondello, e di una valvola di ricircolo, normalmente chiusa, che viene pilotata in apertura da una pressione di pilotaggio prelevata dal condotto di alimentazione al lato fondello del cilindro.
La valvola di ricircolo richiede un pilotaggio controllato per evitare aperture troppo repentine. Esiste infatti una condizione particolarmente critica di funzionamento del circuito che si manifesta quando, a partire da una posizione in cui lo stelo è totalmente rientrato nel cilindro, si comanda l'estensione dello stelo. In tale condizione, la pressione intrappolata all'interno della camera dello stelo contrasta la pressione che si produce nella camera del fondello. Ciò produce un picco di pressione nel condotto di alimentazione al lato fondello, picco che si trasmette anche alla pressione di pilotaggio della valvola di ricircolo. Il picco della pressione di pilotaggio comporta una brusca apertura della valvola di ricircolo ed un conseguente scatto in avanti dello stelo.
Attualmente, per evitare la brusca apertura della valvola di ricircolo si utilizza un condotto di drenaggio che mette in comunicazione il condotto di pilotaggio della valvola di ricircolo con uno scarico. Tale condotto di drenaggio è provvisto di una o più strozzature che controllano la portata di olio.
La soluzione attuale presenta alcuni inconvenienti.
Innanzitutto, è richiesto un continuo drenaggio di olio, che viene scaricato senza produrre alcun lavoro. Ciò comporta una dissipazione di energia.
Inoltre, il continuo drenaggio di olio comporta una diminuzione di pressione all'interno del condotto di pilotaggio della valvola di ricircolo. Per poter azionare la valvola di ricircolo in apertura è quindi necessaria una pressione più elevata nel condotto di alimentazione al lato fondello del cilindro, con ulteriore dispendio energetico. Se, inoltre, il condotto di alimentazione è in comunicazione con una valvola limitatrice di pressione, spesso non si riesce a raggiungere la pressione necessaria per la completa apertura della valvola di ricircolo.
Scopo della presente invenzione è quello di offrire un circuito di alimentazione per un attuatore oleodinamico che consenta di superare gli inconvenienti dei circuiti e dei dispositivi attualmente disponibili.
Un vantaggio del circuito secondo la presente invenzione è di non richiedere un drenaggio continuo di olio, così dal limitare il dispendio energetico necessario.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione meglio appariranno dalla descrizione dettagliata che segue di una forma di realizzazione dell'invenzione in oggetto, illustrata a titolo esemplificativo ma non limitativo nelle allegate figure in cui:
- la figura 1 mostra una vista schematica di una prima forma di realizzazione del circuito di alimentazione secondo la presente invenzione;
- la figura 2 mostra una vista schematica di una seconda forma di realizzazione del circuito di alimentazione secondo la presente invenzione; - la figura 3 mostra una vista schematica di una terza forma di realizzazione del circuito di alimentazione secondo la presente invenzione.
Nella forma di realizzazione rappresentata, il circuito di alimentazione secondo la presente invenzione è per alimentare per un cilindro idraulico destinato a determinare il sollevamento e l’abbassamento di un carico (LOAD).
Il sollevamento e l'abbassamento del carico sono realizzati mediante un cilindro (C) illustrato schematicamente nelle figure. Il cilindro (C) presenta normalmente due camere (C1, C2) separate da uno stantuffo (P) al quale è associato lo stelo (S) che, in vari modi, è connesso al carico da sollevare. Una prima camera (C1), tipicamente la camera che si trova dal lato del fondello del cilindro, è destinata a ricevere olio in pressione per determinare il sollevamento del carico. Una seconda camera (C2), disposta dal lato dello stelo del cilindro (C) e, quindi, di forma anulare, è predisposta per ricevere olio e determinare l'abbassamento del carico.
Un distributore, di solito a quattro vie e tre posizioni, è predisposto per determinare l'alimentazione dell’olio in pressione alla prima camera (C1) o alla seconda camera (C2) e, contemporaneamente, per mettere in comunicazione con uno scarico la camera che non è alimentata dall'olio in pressione. Nella forma esemplificativa di realizzazione illustrata schematicamente, il distributore non è presente, in quanto è noto per tecnico del settore. In generale il distributore è dotato di un cassetto che può assumere una prima posizione, nella quale la prima camera (C1 ) è posta in comunicazione con una sorgente di fluido in pressione e la seconda camera (C2) è posta in comunicazione con uno scarico. Il cassetto può inoltre assumere una seconda posizione, nella quale si realizzano connessioni opposte rispetto a quelle della prima posizione. Il cassetto può altresì assumere una posizione centrale nella quale la prima e la seconda camera (C1 , C2) non sono in comunicazione con la sorgente di fluido in pressione.
Il dispositivo di controllo secondo la presente invenzione comprende un primo condotto (2), predisposto per connettere la prima camera (C1) del cilindro (C) con il distributore. Un secondo condotto (3) è predisposto per connettere la seconda camera (C2) del cilindro (C) con il distributore.
Una valvola di bilanciamento (4), disposta lungo il primo condotto (2), è predisposta per consentire il flusso libero di fluido dal distributore verso la prima camera (C1 ), e per consentire il flusso libero di fluido dalla prima camera (C1) verso il distributore solo se alimentata di una pressione di pilotaggio superiore ad un valore prefissato. La valvola di bilanciamento (4), nota per il tecnico del settore, ha sostanzialmente la funzione di impedire lo scarico del fluido operatore dalla prima camera (C1), se non in presenza di un preciso comando da parte di un operatore. Ciò è necessario per impedire discese incontrollate del carico, anche in caso di avarie o perdite di fluido. La valvola di bilanciamento (4) comprende essenzialmente un otturatore che è spinto verso una posizione di chiusura, nella quale impedisce lo scarico del fluido dalla prima camera (C1), per mezzo di una molla.
L'alimentazione di fluido per l’apertura dell’otturatore della valvola di bilanciamento (4) viene prelevata dal secondo condotto (3) per mezzo di un condotto di pilotaggio (6). In questo modo, la valvola di bilanciamento (4) si apre in presenza di un comando di discesa del carico, in quanto per determinare la discesa del carico l’olio operatore viene alimentato alla seconda camera (C2) attraverso il secondo condotto (3).
Il circuito secondo la presente invenzione comprende inoltre un condotto di ricircolo (5), che collega il secondo condotto (3) con il primo condotto (2). Preferibilmente, il condotto di ricircolo (5) è connesso ad un primo tratto (21) del primo condotto (2) disposto tra la valvola di bilanciamento (4) ed il cilindro (C). Una valvola di ricircolo (7) è disposta lungo il condotto di ricircolo (5). Tale valvola di ricircolo (7) è mobile, a comando, tra una configurazione di apertura, nella quale consente il flusso lungo il condotto di ricircolo (5), ed una configurazione di chiusura, nella quale impedisce il flusso lungo il condotto di ricircolo (5).
La valvola di ricircolo (7) comprende un otturatore mobile tra una posizione di chiusura, nella quale ostruisce totalmente il condotto di ricircolo (5), ed una posizione di apertura, nella quale libera il condotto di ricircolo (5) al flusso di olio. L’otturatore è spinto verso la posizione di chiusura per mezzo di una molla, cosicché, in assenza di un comando, la valvola di ricircolo (7) si mantiene in configurazione di chiusura.
Il circuito secondo la presente invenzione comprende un condotto di pilotaggio (8), che connette il primo condotto (2) e la valvola di ricircolo (7). Il condotto di pilotaggio (8) alimenta alla valvola di ricircolo (7) la pressione per sospingere l'otturatore verso la posizione di apertura. Quando l'olio viene alimentato al primo condotto (2), la pressione che si genera viene trasmessa all'otturatore della valvola di ricircolo (7) attraverso il condotto di pilotaggio (8), cosicché l'otturatore si sposta verso la posizione di apertura.
Il circuito di alimentazione comprende inoltre un condotto di drenaggio (9) che connette il condotto di pilotaggio (8) con uno scarico. Nella forma di realizzazione rappresentata, il condotto di drenaggio (9) sfocia nel secondo condotto (3), ma potrebbe anche sfociare direttamente in un serbatoio o in un'altra linea di scarico, come mostrato nelle due alternative schematizzate in figura 1.
Vantaggiosamente, il condotto di drenaggio (9) è provvisto di una valvola di controllo (10), mobile tra una posizione di apertura del condotto di drenaggio (9) ed una posizione di chiusura del condotto di drenaggio (9). La valvola di controllo (10) è nomnaklmente in posizione di apertura, ed è sospinta verso la posizione di chiusura dalla pressione presente nel condotto di pilotaggio (8). In sostanza, la valvola di controllo (10) comprende un otturatore mobile tra una posizione di chiusura, nella quale ostruisce totalmente il condotto di pilotaggio (8), ed una posizione di apertura, nella quale libera il condotto di pilotaggio (8) al flusso di olio. L'otturatore è spinto verso la posizione di apertura per mezzo di una molla, mentre è spinto verso la posizione di chiusura dalla pressione presente nel condotto di pilotaggio (8). Se la pressione all'interno del condotto di pilotaggio (8) non produce una spinta superiore a quella esercitata dalla molla, la valvola di controllo (10) si mantiene in posizione di apertura. Se la pressione all'interno del condotto di pilotaggio (8) produce una spinta superiore a quella esercitata dalla molla, la valvola di controllo (10) si sposta in posizione di chiusura.
In tutte le forme di realizzazione descritte, il condotto di pilotaggio (8) può essere provvisto di una o più strozzature (81 ,82), che possono essere fisse o regolabili, per controllare la portata nel condotto di pilotaggio (8). Nella forma di realizzazione rappresentata, il condotto di pilotaggio comprende una prima strozzatura (81) ed una seconda strozzatura (82). Anche il condotto di drenaggio (9) può essere provvisto di una o più strozzature (91), fisse o regolabili, per controllare la portata. Il condotto di drenaggio (9) può inoltre essere provvisto di una valvola unidirezionale (92) che impedisce il flusso diretto dallo scarico verso il condotto di pilotaggio (8).
Nella forma di realizzazione rappresentata, il condotto di pilotaggio (8) ed il condotto di drenaggio (9) sono congiunti in corrispondenza di un nodo (A). La prima strozzatura (81) del condotto di pilotaggio (8) si trova lungo il tratto compreso tra il nodo (A) ed il primo condotto (2). La seconda strozzatura La prima strozzatura (91) del condotto di drenaggio (91) può essere disposta indifferentemente ad un lato o all'altro lato della valvola di controllo (10).
La valvola di controllo (10) produce il seguente effetto.
A partire da una configurazione in cui lo stelo è in posizione completamente rientrata nel cilindro (C), l'invio di olio al primo condotto (2) per l'estensione dello stelo (S) produce, all'interno del condotto di pilotaggio (8), il picco di pressione descritto nella parte introduttiva della descrizione, picco che è dovuto alla pressione residua presente all'interno della seconda camera (C2) del cilindro. Il picco di pressione ed una parte della portata di olio all'interno del condotto di pilotaggio (9) si scaricano attraverso il condotto di drenaggio (9), in quanto la valvola di controllo (10) si trova in posizione di apertura. Esaurito il picco di pressione iniziale, la pressione all'interno del primo condotto (2) riprende a crescere in maniera progressiva. Quando la pressione nel condotto di pilotaggio (8) raggiunge il valore di taratura della valvola di controllo (10), ovvero il valore necessario a vincere la spinta opposta esercitata dalla molla che agisce suN'otturatore, la valvola di controllo (10) si porta in posizione di chiusura, occludendo il condotto di drenaggio (9). In tali condizioni, tutto l'olio che fluisce lungo il condotto di pilotaggio (8) arriva alla valvola di ricircolo (7), senza ulteriori dissipazioni attraverso il condotto di drenaggio (9). Ciò consente di limitare il dispendio energetico del circuito di alimentazione, e consente inoltre di ottenere la completa apertura della valvola di ricircolo (7).
Nella forma di realizzazione illustrata in figura 2, la valvola di controllo (10) è integrata nella valvola di ricircolo (7). In sostanza, la valvola di ricircolo (7) è dotata di un otturatore strutturato per determinare l'apertura e la chiusura sia del condotto di ricircolo (5), sia del condotto di drenaggio (9). In una prima posizione, la valvola di ricircolo (7) chiude il condotto di ricircolo (5) ed apre il condotto di drenaggio (9) (posizione illustrata in figura 2). In una seconda posizione, la valvola di ricircolo (7) apre il condotto di ricircolo (5) e chiude il condotto di drenaggio (9). La valvola di ricircolo (7) è azionata verso la prima posizione da una molla, mentre è azionata verso la seconda posizione dalla pressione presente nel condotto di pilotaggio (8). Il funzionamento del circuito è sostanzialmente lo stesso della versione di figura 1. A partire da una configurazione iniziale in cui lo stelo è completamente rientrato nel cilindro (C), l'alimentazione di olio al primo condotto (2) provoca il picco di pressione già descritto. La valvola di ricircolo (7) si trova nella prima posizione, cosicché il picco di pressione ed una determinata portata di olio si scaricano attraverso il condotto di drenaggio (9). All'esaurirsi del picco di pressione, la pressione nel condotto di pilotaggio aumenta progressivamente, fino a raggiungere un valore in cui la valvola di ricircolo (7) si porta nella seconda posizione, nella quale si apre il condotto di ricircolo (5) e si chiude il condotto di drenaggio (9).
Nella forma di realizzazione illustrata in figura 3, la valvola di controllo (10) è in forma di un'elettrovalvola, che può essere normalmente aperta (10a) o normalmente chiusa (10b). Nel primo caso, il comando di chiusura della valvola di controllo (10) viene inviato elettricamente da un modulo di controllo.
Nel secondo caso, il comando di apertura viene inviato elettricamente da un modulo di controllo. In entrambi i casi, il modulo di controllo opera in modo da riprodurre il funzionamento descritto per le forme di realizzazione delle figure 1 e 2.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Circuito di alimentazione per un attuatore oleodinamico, comprendente: un primo condotto (2), predisposto per essere connesso ad una prima camera (C1) di un attuatore (C); un secondo condotto (3), predisposto per essere connesso ad una seconda camera (C2) di un attuatore (C); un condotto di ricircolo (5), che connette il primo condotto (2) ed il secondo condotto (3); una valvola di ricircolo (7), disposta lungo il condotto di ricircolo (5) e configurata per assumere una posizione di chiusura, nella quale occlude il condotto di ricircolo (5), ed una posizione di apertura, nella quale apre il condotto di ricircolo (5); in cui la valvola di ricircolo (7) è normalmente chiusa ed è azionabile verso la posizione di apertura per effetto di una pressione di pilotaggio; un condotto di pilotaggio (8), connesso al primo condotto (2) ed alla valvola di ricircolo (7) per inviare una pressione di pilotaggio alla valvola di ricircolo (7); un condotto di drenaggio (9), connesso al condotto di pilotaggio (8) e ad uno scarico o ad una linea di scarico; caratterizzato dal fatto che: comprende una valvola di controllo (10,10a,10b), disposta lungo il condotto di drenaggio (9) e configurata per assumere una posizione di apertura, nella quale consente il flusso lungo il condotto di drenaggio (9), ed una posizione di chiusura, nella quale occlude il condotto di drenaggio (9); il condotto di pilotaggio (8) comprende una prima strozzatura (81); il condotto di drenaggio (9) comprende una prima strozzatura (91).
  2. 2) Circuito secondo la rivendicazione 1 , in cui: il condotto di pilotaggio (8) ed il condotto di drenaggio (9) sono congiunti in corrispondenza di un nodo (A); la prima strozzatura (81) si trova lungo il tratto del condotto di pilotaggio (8) compreso tra il nodo (A) ed il primo condotto (2).
  3. 3) Circuito secondo la rivendicazione 1, in cui la valvola di controllo (10,10a, 10b) è normalmente aperta ed è pilotabile in chiusura per mezzo della pressione presente nel condotto di pilotaggio (8).
  4. 4) Circuito secondo la rivendicazione 1, in cui la valvola di controllo (10,10a,1 Ob) è ad azionamento elettrico o elettronico.
  5. 5) Circuito secondo la rivendicazione 1, in cui la valvola di ricircolo (7) assume a riposo la prima posizione, ed è azionabile verso la seconda posizione dalla pressione presente nel condotto di pilotaggio (8).
  6. 6) Circuito secondo la rivendicazione 1, in cui la valvola di controllo (10) è integrata nella valvola di ricircolo (7), ed in cui la valvola di ricircolo (7) è configurata per assumere una prima posizione, nella quale la valvola di ricircolo (7) chiude il condotto di ricircolo (5) ed apre il condotto di drenaggio (9), ed una seconda posizione, nella quale la valvola di ricircolo (7) apre il condotto di ricircolo (5) e chiude il condotto di drenaggio (9).
  7. 7) Circuito secondo la rivendicazione 1 , in cui il condotto di drenaggio (9) comprende una valvola unidirezionale (92), configurata per consentire il flusso proveniente dal condotto di pilotaggio (8) e per impedire il flusso opposto.
  8. 8) Circuito secondo la rivendicazione 1, in cui il condotto di pilotaggio (8) comprende una seconda strozzatura (82).
  9. 9) Circuito secondo la rivendicazione 1, in cui il condotto di ricircolo (5) comprende una valvola unidirezionale (51) configurata per consentire il flusso diretto dal secondo condotto (3) verso il primo condotto (2), e per impedire il flusso opposto.
  10. 10) Circuito secondo la rivendicazione 1, in cui il primo condotto (2) comprende una valvola di bilanciamento (4) predisposta per consentire il flusso libero di fluido verso la prima camera (C1), e per consentire il flusso libero di fluido in uscita dalla prima camera (C1) solo se alimentata di una pressione di pilotaggio superiore ad un valore prefissato.
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