IT201900007737A1 - Valvola oleodinamica con movimento prioritario in azionamenti simultanei - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

TITOLO: VALVOLA OLEODINAMICA CON MOVIMENTO PRIORITARIO IN AZIONAMENTI SIMULTANEI

CAMPO DI APPLICAZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione trova applicazione nelle valvole oleodinamiche ed ha per oggetto la realizzazione di un circuito oleodinamico adatto, ad esempio, ad applicazioni di sollevamento in presenza di distributori valvolari con più funzioni destinati a macchine operatrici come caricatori frontali, pale, benne.

STATO DELL’ARTE

Un problema comune in applicazioni a due (o più) utilizzi su macchine operatrici quali i front loader, le pale, benne, etc.. è la gestione della portata indirizzata simultaneamente a due sezioni (boom e bucket). Nella tradizionale configurazione in parallelo, la ripartizione della stessa fra gli elementi dipende dalle pressioni generate dai carichi sugli utilizzi e quindi potenzialmente, in determinate situazioni, non è garantita la contemporaneità dei movimenti. Questo problema è più evidente quando una sezione comanda un movimento di discesa a basso carico e in contemporanea l’altra sezione azionata comanda un movimento di salita a carico superiore. Poiché può risultare complesso anche per un operatore esperto ripartire le portate dirette agli azionamenti con le spole di regolazione e garantire la contemporaneità di detti movimenti, sono noti allo stato dell’arte dispositivi di regolazione dotati di compensatori locali per ciascuna sezione. Tuttavia detta soluzione comporta un aumento della complessità del sistema e un costo aggiuntivo per la realizzazione dello stesso. Inoltre non sempre è richiesto un sistema con partizione di portata così precisa per queste applicazioni in particolare quando i movimenti avvengono nella stessa direzione e non in contrapposizione.

ESPOSIZIONE E VANTAGGI DEL TROVATO

Il problema tecnico che è alla base della presente invenzione è quello di fornire un circuito oleodinamico per caricatore frontale che consenta di migliorare le soluzioni note e possa ovviare almeno in parte ad uno o più degli svantaggi identificabili in relazione alla tecnica nota.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una soluzione costruttivamente semplice per un circuito oleodinamico dotato di capacità di gestione della portata indirizzata simultaneamente a due utilizzi in applicazioni su macchine operatrici.

È anche scopo della presente invenzione quello di fornire un circuito oleodinamico per caricatore frontale in grado operare con differenti modalità in funzione delle specifiche combinazioni di movimenti imposti dall’operatore.

Tali ed altri scopi sono raggiunti grazie alle caratteristiche dell’invenzione tramite un circuito oleodinamico per caricatore frontale secondo la rivendicazione indipendente 1. Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferiti e/o particolarmente vantaggiosi dell’invenzione.

Sarà apprezzato che il circuito secondo la presente invenzione prevede la presenza di un dispositivo di controllo in grado di attivarsi solo in caso di specifiche combinazioni di movimenti, restringendo l’area di passaggio verso (o in scarico a) l’utilizzo a carico minore, mentre in altre condizioni di uso dove la ripartizione delle portate è meno problematica o dove le spole vengono azionate singolarmente non interviene o il funzionamento dello stesso risulta ininfluente. Sono le stesse spole di comando che abilitano/disabilitano il dispositivo, preferibilmente chiudendo il passaggio del segnale di pilotaggio, quando queste vengono azionate nella direzione della salita.

Grazie a questa soluzione, il dispositivo di controllo garantisce un funzionamento complessivo con un azionamento a priorità in cui non vengono introdotte modifiche su ciascuna sezione del sistema valvolare nell’ambito di una soluzione semplice razionale e dal costo piuttosto contenuto.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il dispositivo di controllo è in grado di ridurre l’area di passaggio verso un utilizzo o allo scarico dello stesso al fine di ripartire la portata in ingresso in modo equo su due utilizzi azionati simultaneamente.

Il dispositivo è utilizzabile con varie tipologie di alimentazione circuitale, in particolare sia con circuiti centro aperto alimentati da pompe a cilindrata fissa, sia con circuiti LS.

In base ad ulteriori aspetti preferiti, l’invenzione prevede inoltre l’applicazione di uno stesso dispositivo in due differenti zone del circuito stesso o differente apparato di alimentazione. BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Questa ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di alcune forme di realizzazione illustrate, a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno, di cui:

• la figura 1 rappresenta un esempio di circuito oleodinamico per caricatore frontale a 2 sezioni in configurazione “parallela” realizzato secondo tecnica nota;

• la figura 2 rappresenta schematicamente un dispositivo di controllo da inserire in un circuito oleodinamico per caricatore frontale secondo la presente invenzione;

• la figura 3 rappresenta lo schema di un circuito oleodinamico per caricatore frontale con gruppo di alimentazione a cilindrata fissa e distributore valvolare a libera circolazione a 2 sezioni con l’integrazione del dispositivo di controllo schematizzato in figura 2 lungo una linea di mandata.

• la figura 4 rappresenta lo schema di un circuito oleodinamico per caricatore frontale con gruppo di alimentazione a cilindrata fissa e distributore valvolare a libera circolazione a 2 sezioni con l’integrazione del dispositivo di controllo schematizzato in figura 2 lungo una linea di scarico.

• la figura 5 rappresenta lo schema di un circuito oleodinamico per caricatore frontale con gruppo di alimentazione a cilindrata variabile e distributore valvolare LS a 2 sezioni con l’integrazione dell’elemento logico schematizzato in figura 3 lungo una linea di mandata.

• la figura 6 rappresenta schematicamente un dispositivo di controllo da inserire in un circuito oleodinamico per caricatore frontale secondo la presente invenzione in base ad una forma di realizzazione alternativa.

DESCRIZIONE DEL TROVATO

Con riferimento alle figure allegate, è illustrato nella figura 2 una schematizzazione di un dispositivo di controllo 1 utilizzato in un circuito di oleodinamico 100 per macchina operatrice, ad esempio un caricatore frontale, secondo la presente invenzione.

Il dispositivo di controllo 1 comprende un elemento logico 10 preferibilmente formato da un elemento logico 2 vie 2 posizioni, ad esempio formato da un cassetto 2 vie 2 posizioni, mantenuto tramite una molla 2 in posizione di riposo, ovverosia di passaggio libero. Nel dispositivo di controllo è altresì definita una linea di pilotaggio Pil che riceve una pressione disaccoppiata Pd, generata da un elemento riduttore di pressione 3 o da una linea di alimentazione esterna.

In una prima forma di realizzazione, l’elemento riduttore di pressione 3 è formato da uno strozzatore, preferibilmente collocato in corrispondenza di una linea di derivazione Ld in derivazione alla linea di mandata LP o di detta linea di alimentazione esterna. In alternativa, o in combinazione, l’elemento riduttore di pressione può comprendere una valvola riduttrice di pressione 31 presente all’interno del dispositivo di controllo 1 stesso o un qualsiasi dispositivo di limitazione del flusso e della pressione sulla linea Pil.

Secondo alcuni aspetti dell’invenzione, lo strozzatore 3 è in grado di ridurre l’area di passaggio lungo la linea di derivazione Ld, introducendo una corrispondente perdita di carico, con conseguente riduzione di pressione.

Come si può apprezzare dalla figura 3, che descrive un primo esempio di realizzazione della presente invenzione, il circuito oleodinamico 100 comprende una pluralità di spole C1, C2…,Cn collegate a rispettivi primi utilizzi A1, A2…An e secondi utilizzi B1, B2...Bn che formano nel loro complesso un distributore valvolare di comando 20.

Nell’esempio di applicazione su caricatori frontali, i primi utilizzi A1, A2 sono associati al movimento di salita del braccio e della benna del caricatore, mentre i secondi utilizzi B1, B2 sono associati al movimento di discesa degli stessi. È comunque evidente che i medesimi concetti potranno anche essere applicati ad altri azionamenti di una macchina operatrice, configurando i primi ed i secondi utilizzi in maniera tale da fare compiere un movimento rispettivamente di salita e discesa al relativo attuatore idraulico.

Nell’esempio di realizzazione del circuito 100 di figura 3, il dispositivo di controllo 1 è collegato alle spole in maniera tale che la linea di pilotaggio Pil attraversi tutte le spole C1, C2…,Cn del distributore valvolare di comando 20 attraverso rispettivi passaggi idraulici L1,L2,…Ln fino allo scarico T.

Sarà apprezzato che il dispositivo di controllo 1 ed il distributore valvolare 20 possono essere realizzati tramite un unico componente, all’interno della quale sono realizzate le linee ed i passaggi necessari alla realizzazione della presente invenzione, oppure, in alternativa, il dispositivo di controllo potrà essere realizzato come un componente a sé stante, abbinabile ad distributori valvolari già esistenti.

A monte di dette spole C1, C2…,Cn lungo la linea Pil è presente un condotto di comando 5 che porta il segnale di pilotaggio fornito dalla linea Pil a lavorare in contrapposizione alla molla 2 sul dispositivo 1. Quando le spole non vengono movimentate o vengono movimentate per effettuare il movimento di discesa, il passaggio idraulico L1,L2,…Ln risulta in stato di passaggio libero. In tale condizione, la pressione lungo il condotto di comando 5 (a meno delle perdite di carico) è simile a quella di scarico T e perciò il dispositivo rimane in posizione di riposo di passaggio libero.

Le spole C1, C2…,Cn sono configurate in maniera tale che quando almeno una spola viene movimentata per effettuare il movimento di salita, il relativo passaggio L1,L2,…Ln si chiude. Di conseguenza la linea Pil non è più collegata con lo scarico e raggiunge la pressione della linea di mandata LP o, nel caso lo strozzatore 3 sia sostituito con o abbinato ad una valvola riduttrice 31, raggiunge la pressione di taratura della riduttrice stessa, così pure la pressione lungo il condotto 5. Essendo la pressione applicata all’area attiva 5a del dispositivo 1 ora superiore al valore di pressione equivalente esercitata dalla molla 2, l’elemento logico si commuta in posizione attiva di passaggio strozzato.

Il circuito oleodinamico per caricatore frontale 100 dell’esempio di figura 3 è del tipo a libera circolazione e comprende una pompa a cilindrata fissa 6 in configurazione parallela. In questo caso la linea di mandata LP alimenta gli utilizzi A1, A2…An quando le spole sono commutate per effettuare il movimento di salita.

Una seconda linea di mandata LP’ è posta in derivazione alla linea di mandata LP, la quale attraversa il dispositivo 1 e successivamente alimenta gli utilizzi B1, B2...Bn quando le spole sono commutate per effettuare il movimento di discesa.

Considerando per semplicità due movimenti simultanei come quelli di un applicazione front loader, le diversi situazioni che possono verificarsi azionando contemporaneamente le due spole sono illustrate a seguire.

Azionando entrambe le spole entrambe verso gli utilizzi A1 e A2 per effettuare il movimento di salita, la portata di alimentazione passa tutta attraverso la linea LP agli utilizzi stessi, nel caso i carichi imposti dagli stessi siano differenti, ovverosia sia differente la conseguente portata che confluisce agli stessi, è compito dell’operatore parzializzare l’apertura delle spole per compensare le velocità delle attuazioni stesse.

Azionando una spola verso l’utilizzo A1 o A2 per effettuare la salita e l’altra verso l’utilizzo B1 o B2 per effettuare la discesa, il passaggio idraulico L della spola azionata per effettuare il movimento di salita si chiude lungo la linea Pil, di conseguenza il dispositivo 1 viene commutato in posizione attiva di passaggio strozzato. Lungo la linea LP’ viene imposta una perdita di carico dovuta al passaggio strozzato stesso che aiuta l’operatore nella parzializzazione delle portate dirette ai due utilizzi, poiché la differenza di pressione tra monte e valle del cursore risultano ora se non equivalenti, quantomeno comparabili. Al contrario, in un circuito tradizionale la maggior parte della portata sarebbe indirizzata all’utilizzo B che si trova in genere a pressione inferiore e per l’operatore risulterebbe molto complesso controllare in maniera fluida entrambi gli utilizzi.

Azionando entrambe le spole verso gli utilizzi B1 e B2 per effettuare il movimento di discesa, la portata di alimentazione passa tutta attraverso la linea LP’ agli utilizzi stessi, senza che l’elemento logico 10 venga attivato. Nel caso in cui il carico imposto dagli stessi sia differente, ovverosia sia differente la conseguente portata che confluisce agli utilizzi stessi, è compito dell’operatore parzializzare l’apertura delle spole per compensare le velocità delle attuazioni stesse.

In caso di azionamento singolo invece, quando la spola è azionata per effettuare sia un movimento di salita, sia un movimento di discesa, il funzionamento è analogo al circuito di figura 1.

In figura 4 viene descritta una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione, in cui il dispositivo di controllo 1 è inserito all’interno di un circuito idraulico con pompa a cilindrata fissa in configurazione parallela.

In questo caso il dispositivo di controllo è inserito lungo la linea di scarico T’ in cui convogliano tutti gli scarichi proventi dagli utilizzi A1,A2…An quando le spole sono commutate per effettuare il movimento di discesa. A valle della linea T’ è presente la linea T in cui convogliano anche tutti gli scarichi provenienti dagli utilizzi B1,B2…Bn quando le spole sono commutate per effettuare il movimento di salita connessa a sua volta con lo scarico.

Di seguito viene illustrato il funzionamento del circuito di figura 4 durante l’azionamento delle spole, considerando per semplicità anche in questo caso due movimenti simultanei.

Azionando entrambe le spole verso gli utilizzi A1 e A2 per effettuare il movimento di salita, il funzionamento è il medesimo di un circuito parallelo tradizionale.

Azionando una spola verso l’utilizzo A1 o A2 per effettuare la salita e l’altra verso l’utilizzo B1 o B2 per effettuare la discesa, il passaggio idraulico L, della spola azionata per effettuare il movimento di salita, si chiude lungo la linea Pil, di conseguenza il dispositivo 1 viene commutato in posizione attiva di passaggio strozzato. Lungo la linea T’ viene imposta una perdita di carico dovuta al passaggio strozzato stesso che aiuta l’operatore nella parzializzazione delle portate dirette ai due utilizzi, poiché la contropressione allo scarico rende comparabili le pressioni presenti sugli utilizzi. Al contrario, in un circuito tradizionale la maggior parte della portata sarebbe indirizzata all’utilizzo B che si trova a pressione inferiore e per l’operatore risulterebbe molto complesso controllare in maniera fluida entrambi gli utilizzi.

Azionando entrambe le spole verso gli utilizzi B1 e B2 per effettuare il movimento di discesa, la portata scaricata passa tutta attraverso la linea T’ che non risulta strozzata poiché il dispositivo di controllo non risulta attivato. Nel caso i carichi sugli utilizzi siano differenti, ovverosia sia differente la conseguente portata che confluisce agli stessi, è compito dell’operatore parzializzare l’apertura delle spole per compensare le velocità delle attuazioni stesse.

In caso di azionamento singolo invece, quando la spola è azionata per effettuare un movimento di salita o di discesa, il funzionamento è analogo al circuito di figura 1.

La figura 5 illustra un’ulteriore variante realizzativa in cui il dispositivo di controllo 1 è inserito all’interno di un circuito LS con pompa a cilindrata variabile 7. Il funzionamento del circuito è analogo a quello descritto in figura.

La soluzione LS si applica anche al caso di elemento logico 10 posto sulla linea di scarico, illustrato nella figura 4.

La figura 6 descrive una variante del dispositivo di controllo secondo la presente invenzione.

In questo caso il dispositivo di controllo, ora complessivamente indicato con il numero di riferimento 1’, opera in maniera normalmente chiusa anziché aperta, come nelle precedenti forme di realizzazione.

In questo caso, pertanto, la molla 2 dell’elemento logico 10 è atta a mantenere l’elemento logico 10 in posizione di passaggio strozzato 11 quando è in condizione di riposo.

Nel circuito oleodinamico 100 la pressione di derivazione Pd sarà quindi preferibilmente applicata su un’area attiva 5a del dell’elemento logico 10 sollecitata in direzione concorde alla molla 2.

La pressione di mandata P è inoltre copiata in corrispondenza di una seconda area attiva 5b dell’elemento logico 10 in maniera tale la forza esercitata dalla molla 2 e dalla pressione di derivazione sia contrastata dalla pressione di mandata P.

Anche in tale forma di realizzazione il funzionamento è analogo a quanto precedentemente descritto.

A seguito della chiusura di uno dei passaggi L1,L2,…Ln la linea Pil si chiude, raggiungendo la pressione della linea di mandata LP e facendo commutare l’elemento logico nella seconda posizione operativa.

L’invenzione risolve quindi il problema proposto, conseguendo al contempo una pluralità di vantaggi, consentendo in particolare di ottimizzare la gestione della portata in applicazioni a due o più utilizzi su macchine operatrici quali i caricatori frontali, le pale, le benne.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Circuito oleodinamico (100) per macchina operatrice, ad esempio un caricatore frontale, comprendente: o Una linea di mandata (LP) configurata in maniera da ricevere una pressione di mandata (P) da una pompa (6) associata o associabile al distributore di comando (100); o Una pluralità di spole (C1, C2…,Cn), ciascuna spola essendo configurata per alimentare detta pressione di mandata (P) in maniera controllata ad un corrispondente primo utilizzo (A1,A2…An) ed un corrispondente secondo utilizzo (B1,B2…Bn) in maniera tale da poter effettuare un movimento rispettivamente di salita o di discesa ad un attuatore idraulico della macchina operatrice; o una linea di pilotaggio (Pil) che attraversa tutte le spole (C1, C2…,Cn) attraverso rispettivi passaggi idraulici (L1,L2,…Ln) fino ad una linea di scarico (T); caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di controllo (1) che include un elemento logico (10), commutabile tra una posizione di passaggio libero (11) ed una posizione di passaggio strozzato (12), in cui il dispositivo di controllo (1) comprende ulteriormente un condotto di comando (5) configurato per commutare l’elemento logico (10) tra la posizione di passaggio libero (11) e la posizione di passaggio strozzato (12), detto condotto di comando (5) essendo connesso a detta linea di pilotaggio (Pil) sulla quale agisce una pressione di derivazione (Pd) generata per mezzo di un elemento riduttore di pressione (3, 31) o da una sorgente di pressione esterna e collocato in corrispondenza di una linea di derivazione (Ld), dette spole (C1, C2…,Cn) essendo configurate in maniera tale che quando almeno una spola di detta pluralità di spole (C1, C2…,Cn) è in una posizione tale da far effettuare il movimento di salita all’attuatore idraulico della macchina operatrice, viene chiuso un relativo passaggio (L1,L2,…Ln) della linea di pilotaggio che attraversa la spola (C1, C2…,Cn), in maniera tale che detto elemento logico (10) sia commutato dalla posizione di passaggio libero (11) alla posizione di passaggio strozzato (12).
2. 2. Circuito oleodinamico (100) secondo la rivendicazione 1, in cui detto elemento logico (10) comprende una molla (2) atta a mantenere detto elemento logico (10) in detta posizione di passaggio libero (11) in condizione di riposo.
3. 3. Circuito oleodinamico (100) secondo la rivendicazione 2, in cui detta pressione di derivazione (Pd) è applicata su un’area attiva (5a) dell’elemento logico (10) sollecitata in direzione opposta dalla molla (2).
4. 4. Circuito oleodinamico (100) secondo la rivendicazione 1, in cui detto elemento logico (10) comprende una molla (2) atta a mantenere detto elemento logico (10) in detta posizione di passaggio strozzato (11) in condizione di riposo.
5. 5. Circuito oleodinamico (100) secondo la rivendicazione 4, in cui detta pressione di derivazione (Pd) è applicata su un’area attiva (5a) del dell’elemento logico (10) sollecitata in direzione concorde alla molla (2), ed in cui detta pressione di mandata (P) è copiata in corrispondenza di una seconda area attiva (5b) dell’elemento logico (10).
6. 6. Circuito oleodinamico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta linea di derivazione (Ld) è posta in derivazione alla linea di mandata (LP) o ad una linea di alimentazione esterna della pressione di mandata (P).
7. 7. Circuito oleodinamico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento riduttore di pressione comprende uno strozzatore (3) atto a ridurre l’area di passaggio lungo la linea di derivazione.
8. 8. Circuito oleodinamico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento riduttore di pressione comprende una valvola riduttrice di pressione (31).
9. 9. Circuito oleodinamico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le spole (C1, C2…,Cn) sono configurate in maniera tale che quando le spole (C1, C2…,Cn) sono in una posizione intermedia o sono commutate in una posizione tale da far effettuare il movimento di discesa al caricatore frontale, la linea di pilotaggio (Pil) è collegata alla linea di scarico (T) in maniera tale che la pressione lungo il condotto di comando (5) sia pari a quella della linea di scarico (T) a meno delle perdite di carico.
10. 10. Circuito oleodinamico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta linea di mandata (LP) è configurata in maniera tale da alimentare i primi utilizzi (A1, A2…An) quando le spole (C1, C2…,Cn) sono commutate per effettuare un movimento di salita del caricatore frontale e comprendente ulteriormente una linea di mandata ausiliaria (LP’) posta in derivazione alla linea di mandata (LP), in cui detta linea di mandata ausiliaria (LP’) attraversa il dispositivo (1) e successivamente alimenta i secondi utilizzi (B1, B2...Bn) quando le spole sono commutate per effettuare un movimento di discesa del caricatore frontale.
11. 11. Circuito oleodinamico (100) secondo qualsiasi una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui il dispositivo di controllo è inserito lungo un tratto ausiliario di scarico (T’) in cui convogliano tutti gli scarichi provenienti dai primi utilizzi (A1,A2…An) quando le spole sono commutate per effettuare il movimento di discesa, a valle del tratto ausiliario di scarico (T’) essendo presente la linea di scarico (T) in cui convogliano gli scarichi provenienti dai secondi utilizzi (B1,B2…Bn).
12. 12. Circuito oleodinamico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento logico è formato da un elemento logico 2 vie 2 posizioni.