IT9019911A1 - Dispositivo di comando indipendente dal carico per utenze idrauliche - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce ad un dispositivo di comando indipendente dal carico per utenze idrauliche, secondo il preambolo della rivendicazione 1.

Tali dispositivi di comando indipendenti dal carico per utenze idrauliche, con un'unità di comando per l'utenza ed una valvola distributrice che è pilotabile indipendentemente dall’unità di comando e presenta una posizione di chiusura nonché una posizione di passaggio in cui essa collega la condotta di comando che porta la pressione di carico con il serbatoio, sono già noti. Un tale dispositivo di comando è descritto, per esempio, nel documento DE 2514624 Al. Nel caso noto l'unità di comando viene portata, tramite un organo d'azionamento separato esterno, dalla sua posizione neutra in una delle sue posizioni di lavoro, in cui almeno un'utenza è collegata alla pompa attraverso condutture d'utenza. Attraverso la pressione che si instaura in una condotta sonda la valvola distributrice viene spostata in una posizione di chiusura in cui essa chiude il passaggio tra una condotta di deflusso ed una condotta di riflusso. La regolazione della pressione nelle condutture d'utenza si effettua attraverso una valvola regolatrice della pressione che è disposta a valle dell'unità di comando.

Poiché nel caso noto la valvola distributrice può assumere la sua posizione di chiusura soltanto se l'unità di comando e la valvola regolatrice della pressione hanno assunto la funzione di regolazione della portata, ne risulta una risposta relativamente ritardata del dispositivo di comando. Ciò può avere effetti negativi in particolare per la trasformazione di un sistema idraulico, dotato di detto dispositivo di comando, dal cosidetto funzionamento "stand-by" al cosidetto funzionamento "load-sensing", in cui è necessario disporre in brevissimo tempo di una portata idraulica adattata in modo ottimale al carico del gruppo di lavoro, in quanto nella fase iniziale di regolazione della portata può verificarsi una sottoalimentazione.

Per ovviare a questi inconvenienti si è proposto, nella domanda di brevetto anteriore tedesco P 37 33677.0-14, un dispositivo di comando secondo il preambolo della rivendicazione 1. Con questo dispositivo di comando si assicura che detta trasformazione del sistema idraulico dal funzionamento "stand-by" al funzionamento "load-sensing" sia già terminata prima di assumere la funzione di regolazione della portata per l'utenza idraulica. In seguito all'azionamento idraulico sia della valvola distributrice che dell'unità di comando realizzata come servovalvola, è altresì possibile azionare entrambi gli elementi del dispositivo di comando con modesto dispendio ed assicurare al contempo che la pompa, nell'assumere la funzione di regolazione della portata, crei affidabilmente una pressione sufficientemente elevata, anche se essa è stata azionata prima con un livello energetico molto basso, per esempio nel funzionamento "stand-by".

Lo scopo della presente invenzione è quello di adattare un tale dispositivo di comando indipendente dal carico a sistemi idraulici che sono dotati di una pompa a portata costante, vale a dire di una pompa con spostamento costante. In tali sistemi idraulici regolati nella portata con pompa a portata costante, si mira ad ottenere la pressione della circolazione di pompaggio più bassa possibile per ridurre dissipazioni nella posizione neutra di almeno un'utenza ed allo scarico della condotta di segnalazione del carico. Nel caso in cui si abbia un'alimentazione interna d'olio di comando, si può presumere che la pressione della circolazione di pompaggio sia chiaramente al disotto della necessaria pressione di comando.

L'invenzione di pone pertanto il compito di sviluppare un dispositivo di comando indipendente dal carico per utenze idrauliche secondo la domanda di brevetto 22174 A/88, in modo che esso sia uti lizzabile con il minimo dispendio possibile sotto il profilo tecnico del col legamento, anche per un sisterna idraulico con pompa a portata costante la cui pressione del la circolazione di pompaggio nel la posizione neutra dell '-utenza sia inferiore al la pressione di comando.

Questo problema viene risolto con le caratteristiche della rivendicazione 1.

Secondo l ' Invenzione, la condotta comune in pressione di comando aumentabile con la pressione di pompaggio attraverso una valvola di mandata prepilotata viene col legata attraverso una valvola di non ritorno alla condotta di comando che porta la pressione di carico, questa condotta di comando che porta la pressione di carico essendo in collegamento con il lato di comando di una valvola limitatrice del la pressione della circolazione di pompaggio. La pressione del la circolazione di pompaggio pud cosi essere abbassata, nella posizione neutra del l 'utenza, ampiamente al di sotto del livel lo della pressione di comando che è necessario per lo svolgimento delle funzioni di inserimento e comando del dispositivo di comando, vale a dire del l 'unità di comando e della valvola distributrice. In particolare, azionando la valvola di mandata prepilotata, la pressione di pompaggio può essere dapprima innalzata fino al punto in cui può aver inizio detta funzione di inserimento e comando del dispositivo di comando. Attraverso il precarico della molla di comando della valvola limitatrice della pressione è possibile regolare le perdite di circolazione, scegliendo convenientemente la forza di precarico minima possibile.

Un'ulteriore riduzione del dispendio sotto il profilo tecnico del collegamento risulta dallo sviluppo della rivendicazione 2. Con questo accorgimento tecnico per il collegamento si assicura, da un lato, un'immediata risposta della valvola limitatrice della pressione dopo il comando della valovla di mandata prepilotata. Contemporaneamente è possibile impiegare vantaggiosamente la parzializzazione in connessione con l'ulteriore parzializzazione secondo la rivendicazione 3 per creare la differenza di pressione tra pressione di pompaggio e pressione di segnalazione del carico necessaria per regolare la portata.

Il dispositivo di comando è costruito in modo da essere comandabile con mezzi puramente idraulici, in maniera semplice ed affidabile sotto il profilo del funzionamento. Si ottiene un azionamento idraulico particolarmente semplice con lo sviluppo secondo la rivendicazione 4. Secondo questo sviluppo è necessaria una sola condotta comune in pressione di comando per azionare la servovalvola e, separatamente nel tempo, cioè in un momento precedente, la valvola distributrice.

Ε' cosi possibile ridurre ulteriormente il dispendio tecnico dell ’apparecchiatura se si realizza un accoppiamento dei rispettivi pistoni di comando, da un lato, della servovalvola e, dal l 'altro, della valvola distributrice. Preferibilmente entrambi questi pistoni di comando sono collegati in una catena di spinta da un organo d'accoppiamento, per cui la mol la di richiamo della valvola distributrice può essere impiegata, con una molla di richiamo del la servovalvola ad azione contraria, per mantenere quest 'ultima in posizione centrale meccanicamente centrata, il che è oggetto dello sviluppo secondo la rivendicazione 6.

Lo sviluppo secondo la rivendicazione 8 apre vantaggiosamente la possibilità di adattamento del dispositivo di comando indipendente dal carico a sistemi idraulici la cui condotta d'utenza, che conduce al gruppo di lavoro, debba essere chiusa ermeticamente ad intervalli, come è necessario ad esempio per sifoni meccanici idraulici per ragioni di sicurezza. Secondo questo sviluppo, il cassetto a pistone della valvola distributrice viene utilizzato per chiudere meccanicamente ad interval li la valvola di non ritorno.

La valvola di mandata prepilotata viene realizzata preferibilmente, secondo la rivendicazione 7, come valvola regolatrice della pressione comandata elettricamente. Il livello energetico del segnale di comando della valvola regolatrice della pressione è qui indipendente dalla pressione della circolazione di pompaggio, che in tal modo può essere mantenuta ad un valore basso ottimale.

Nel seguito si illustra più compiutamente un esempio di realizzazione dell'invenzione, con riferimento a un disegno. Il disegno mostra uno schema a blocchi d1 un circuito idraulico alimentato da una pompa a portata costante, in cui è incorporato un dispositivo di comando indipendente dal carico per un'utenza idraulica.

Nella figura si indica con il riferimento 10 una pompa a portata costante, per esempio realizzata come pompa ad ingranaggi, che alimenta attraverso una condotta di pompaggio P una condotta d'utenza A, C con fluido idraulico. L'alimentazione della condotta d'utenza A si effettua attraverso una servovalvola 20 a 4/3 vie, che è mostrata nella figura nella sua posizione centrale neutra D, in cui essa chiude un raccordo T per il serbatoio. La servovalvola 20 a 4/3 vie è parte integrante di un'unità valvolare 30, accennata con linee a tratto e punto, che ha il compito di provvedere ad un'alimentazione intermittente dell'utenza e di svolgere a tal fine una funzione di commutazione ed una funzione di regolazione della portata adattata al consumo medio dell'utenza.

A tal fine è prevista una condotta di segnalazione del carico, vale a dire una condotta di comando 40 che porta la pressione di carico che è in collegamento con una condotta d'utenza A attraverso un tratto di condotta di comando 42, in cui è disposta una prima parzializzazione 44, nonché con una condotta di diramazione 50 del la pompa attraverso un ulteriore tratto di condotta di comando 46, in cui è disposta una seconda parzializzazione 48. La condotta di diramazione 50 del la pompa è scaricabile nel serbatoio 62 attraverso una valvola limitatrice 60 della pressione, essendo regolabile attraverso l 'azione di una mol la per valvola 64 la pressione del la circolazione di pompaggio nel funzionamento "stand-by" del circuito idraulico. La forza di precarico della molla 64 viene scelta minima possibile ai fini di minimizzare le perdite di circolazione, per cui la valvola l imitatrice 60 della pressione viene portata in posizione di passaggio già con pressioni minime nella condotta di diramazione 50 del la pompa e con una condotta di comando 66 da essa diramantesi . Dal la parte del la mol la 64 la pressione agisce nella condotta di segnalazione 40 del carico attraverso un'ulteriore condotta di diramazione di comando 68. Questa pressione si trova, nella posizione di partenza mostrata del dispositivo di comando, ad un livel lo minimo, in quanto si realizza nel circuito I attraverso una condotta di diramazione 72 ed una condotta di scarico 74 per mezzo di una valvola distributrice 70 a 2/2 vie, un allacciamento col serbatoio 62.

Con 80 si indica una valvola di mandata prepilotata elettricamente, che è realizzata preferibilmente come valvola regolatrice della pressione. Il comando della valvola di mandata 80 s1 effettua attraverso una linea elettrica di comando 82 che agisce su un organo di regolazione 84. La valvola di mandata 80 ha un raccordo di ingresso 86 alimentato dalla condotta di pompaggio P, un raccordo di deflusso 88 collegato alla condotta di scarico 74 ed un raccordo di uscita 90 che porta il segnale di comando comune alla servovalvola 20, da un lato, e alla valvola distributrice 70, dall'altro. La condotta che porta il segnale di comando è indicata con 94 e la condotta di riflusso, che porta la pressione di comando sul lato della valvola 80 contrapposto all'organo di regolazione 84,è indicata con 92.

Nella posizione neutra mostrata del dispositivo di comando, il flusso di comando i si trova ad un livello tale che la pressione di comando nella condotta di comando 94 è al di sotto di una soglia di risposta per le valvole 20 e, rispettivamente, 70. La pompa 10 lavora in queste condizioni di esercizio con il cosidetto funzionamento "stand-by", in cui la pressione della circolazione di pompaggio viene mantenuta al minimo.

Se si devono allacciare utenze in cui l'alimentazione deve essere di portata regolata, si aumenta il flusso di comando i della valvola regolatrice di pressione 80, per cui si aumenta il passaggio tra raccordo d'ingresso 86 e raccordo di uscita 90. Attraverso una condotta di collegamento 96 si attua un allacciamento della condotta in pressione di comando 94 alla condotta di segnalazione 40 del carico. In questa condotta di collegamento 96 è incorporata una valvola di non ritorno 100 che si apre verso la condotta di segnalazione 40 del carico. Dopo che si è aperto quindi il passaggio tra le condotte 86 e 90 per effetto del flusso di comando i, si convoglia fluido idraulico attraverso la condotta di collegamento 96 nella condotta di diramazione di comando 68 della valvola limitatrice 60 della pressione. Affinchè questo fluido idraulico non si scarichi subito nel serbatoio 62 attraverso la condotta di segnalazione 40 del carico e la condotta di diramazione 72, è prevista in quest'ultima una parzializzazione 76.Comandando l'apertura della valvola regolatrice di pressione 80 si instaura perciò nella condotta di diramazione di comando 68 una pressione che porta ad innalzare la pressione della condotta di pompaggio P. Innalzando la pressione di pompaggio nella condotta di pompaggio P si innalza la pressione nella condotta comune in pressione di comando 94 fino al punto in cui può aver inizio la funzione di inserimento e comando dell'unità valvolare 30. Come si rileva dalla figura, la pressione viene trasmessa nella condotta in pressione di comando 94 ad un organo di regolazione 78 della valvola distributrice 70 e, contemporaneamente, ad un organo di regolazione 22 della servovalvola 20. La superficie di comando dell'organo di regolazione 78 è scelta qui maggiore della superficie di comando dell'organo di regolazione 22.

Per questo motivo, al crearsi della pressione nella condotta in pressione di comando 94, si sposta dapprima la valvola distributrice 70 dalla posizione di passaggio I nella posizione di chiusura K, in cui si chiude il raccordo della condotta di segnalazione 40 del carico con il serbatoio 62.Lo spostamento si effettua in contrasto all'azione di una molla di richiamo 79 che provvede al contempo, in cooperazione con un organo meccanico d'accoppiamento 24 disposto tra i cassetti a pistone delle valvole 20 e 70, affinchè il cassetto a pistone della servovlavola 20 venga centrato meccanicamente nella posizione neutra D in contrasto all'azione di un'ulteriore molla di richiamo 26. I cassetti a pistone delle valvole 20 e 70 sono disposti perciò in una catena di spinta tramite l'organo d'accoppiamento meccanico 24. Il lato del cassetto a pistone della servovalvola 20 alimentato dalla molla di richiamo 26 è collegato attraverso un'ulteriore condotta di comando 28 con il serbatoio 62.

Dopo la chiusura del collegamento della condotta di segnalazione 40 del carico con il serbatoio, vale a dire dopo lo spostamento del cassetto a pistone della valvola distributrice 70 nella posizione di collegamento K, ha inizio la funzione di regolazione della portata del dispositivo di comando. La differenza costante di pressione, necessaria per questa funzione di regolazione, tra pressione instaurata nella condotta di pompa P e pressione instaurata nella condotta d'utenza A, viene mantenuta attraverso le due parzial izzazioni 48 e 44. Affinchè la servovalvola 20 possa assumere la po-sizione di lavoro F per la regolazione del la portata, si innalza dapprima la pressione nel la condotta in pressione di comando 94 mediante opportuno comando del la valvola regolatrice di pressione 80 finché la forza che si esercita attraverso l 'organo di comando 22 sul cassetto a pistone della servovalvola 20 eguagl ia quel la del la mol la 26. In questo momento si è già disgiunto il col legamento meccanico tra cassetti a pistone del le valvole 20 e 70 attraverso l 'organo di accoppiamento 24.

La servovalvola 20 può assumere al lora, riducendo la pressione di comando nel la condotta in pressione di comando 94, in seguito al l 'azione preponderante della mol la 26, la posizione di lavoro F, a sinistra nel la figura. La pressione di comando ridotta a tal fine è scelta in modo che la valvola distributrice 70 venga mantenuta nel la posizione di chiusura K per effetto del la pressione di comando sul l 'organo di regolazione 78. Aumentando opportunamente la pressione nel la condotta in pressione di comando 94, la servovalvola 20 può essere portata nel l ' altra posizione di lavoro E, a destra nel la figura. E ' cosi possibile, mantenendo una separazione tra funzione di col legamento e funzione di regolazione del la portata del dispositivo di comando, pilotare le valvole 70 e 20 con un unico segnale di comando, vale a dire una condotta comune in pressione di comando. Preferibilmente si adattano le forze elastiche e le superfici d'azione degli organi di regolazione 22 e, rispettivamente, 78 corrispondentemente tra di loro, in modo che in entrambe le posizioni di lavoro E ed F della servovalvola 20 si realizzi un campo di pressione di comando della stessa grandezza. Perciò, ad esempio per un campo complessivo di pressione di comando compreso tra 0 e 20 bar, l'adattamento può essere scelto in modo che ad esempio a 5 bar la valvola distributrice 70 assuma la posizione di bloccaggio K.A 12,5 bar si stabilisce la pressione di comando con cui il pistone della servovalvola 20 viene mantenuto nella posizione netura D. Si riserva quindi un campo di pressione di comando compreso tra 5 bar e 12, 5 bar per la regolazione della portata nella posizione di lavoro E della servovalvola 20,mentre invece per la posizione di lavoro F della servovalvola 20 il campo di pressione di comando è previsto variante tra 12,5 bar e 20 bar.

Nell'esempio di realizzazione mostrato, l'unità valvolare formata da servovalvola 20 e valvola distributrice 70 a 2/2 vie è accoppiata inoltre con una valvola di non ritorno 110 bloccabile. Il cassetto a pistone della valvola distributrice 70 coopera allora con uno spintore 112 mediante il quale, allo spostamento del cassetto a pistone della valvola distributrice 70, la sfera della valvola di non ritorno può essere sollevata dalla sede di valvola. I tratti di condotta d'utenza A e C sono allora collegati l'uno con l'altro. Nel funzionamento "stand-by" si attua attraverso la valvola di non ritorno 110 una chiusura ermetica della condotta d'utenza C, che in tal caso può essere guidata fino ad un cilindro idraulico, dovendosi assicurare che non sia soggetto ad alcuna perdita sotto carico.

Da quanto esposto sopra risulta evidente che il dispositivo di comando indipendente dal carico per utenze idrauliche è in grado di provvedere, con modesto dispendio tecnico del collegamento, alla commutazione di un funzionamento "stand-by" , con pressione minimizzata della circolazione di pompaggio, ad un funzionamento con un'alimentazione di portata regolata delle utenze. Attraverso l 'allacciamento della condotta comune in pressione di comando per la servovalvola, da un lato, e la valvola distributrice, dall’altro, è possibile mantenere nel funzionamento "stand-by" la pressione della circolazione di pompaggio più bassa della pressione di comando necessaria per l 'azionamento della valvola distributrice. La funzione di regolazione della portata si svolge variando il segnale di comando di una valvola di mandata prepilotata, che è realizzata preferibilmente come valvola regolatrice della pressione. Con variazione rispetto alla forma di realizzazione descritta precedentemente, è allora possibile operare con un segnale di comando idraulico agente sulla valvola regolatrice di pressione, al posto di un segnale di comando elettrico.

Pertanto l'invenzione realizza un dispositivo di comando indipendente dal carico per utenze idrauliche, che è dotato di un'unità di comando per l'utenza e di una valvola distributrice, che è pilotabile indipendentemente dall'unità di comando. La valvola distributrice ha una posizione di chiusura nonché una posizione di passaggio in cui una condotta di comando che porta la presssione di carico è collegata al serbatoio.L'unità di comando è realizzata come servovalvola che è inseribile congiuntamente alla valvola distributrice tramite la stessa fonte di comando attraverso una comune condotta di comando. Per consentire il passaggio dal funzionamento "stand-by" al funzionamento con regolazione del flusso con una caratteristica di risposta rapida, la valvola distributrice è pilotata in modo tale da essere conmutata dalla posizione di passaggio in quella di chiusura prima che sia comandata l'apertura della servovalvola. Per minimizzare le perdite di giri di pompaggio nel funzionamento "stand-by" d1 una pompa a portata costante, la condotta comune in pressione di comando è alimentabile dalla pressione di pompaggio attraverso una valvola di mandata prepilotata ed è collegata attraverso una valvola di non ritorno alla condotta di comando che porta la pressione di carico, che è in collegamento con il lato di comando di una valvola 1imitatrice della pressione per la pressione della circolazione di pompaggio.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1.Dispositivo di comando indipendente dal carico per utenze idrauliche, con un'unità di comando per l'utenza ed una valvola distributrice che è pilotabile indipendentemente dall'unità di comando e presenta una posizione di chiusura nonché una posizione di passaggio, in cui essa collega una condotta di comando che porta la pressione di carico con il serbatoio, ove l'unità di comando è realizzata come servovalvola che è inseribile congiuntamente alla valvola distributrice tramite la stessa fonte di comando attraverso una condotta comune di comando, ed ove la valvola distributrice è comandata in modo da essere commutata dalla posizione di passaggio a quella di chiusura prima che la servovalvola sia comandata all'apertura, caratterizzato dal fatto che la condotta comune di comando (94) è aumentabile dalla pressione di pompaggio ed è allacciata attraverso una valvola di non ritorno (100, 96) alla condotta di comando (40) che porta la pressione di carico , la quale è in collegamento con il lato di comando di una valvola di limitazione (60) della pressione della circolazione di pompaggio.
2. 2. Dispositivo di comando secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la condotta di comando (40) che porta la pressione di carico è alimentata da una condotta (P) che porta la pressione di pompaggio, attraverso una parzializzazione (48). Dispositivo di comando secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la condotta di comando (40) che porta la pressione di carico ® collegata ad una condotta d'utenza (A) attraverso una parzializzazione (44) 4.\Dispositivo di comando secondo una qualsiasi delle ri vendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che la fonte di comando è una fonte di pressione di comando, e che la servovalvola (20) e la valvola distributrice (70) sono rispettivamente commutabili idraulicamente attraverso una comune condotta in pressione di comando (94), la valvola distributrice (70) essendo commutabile dalla sua posizione di passaggio (I) alla sua posizione di chiusura (K) con una pressione di comando minore di quella necessaria per commutare la servovalvola (20) dalla sua posizione di partenza (D) ad una posizione di lavoro (E, F). ispositivo di comando secondo una qualsiasi delle ri vendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il pistone di comando della servovalvola (20) ed il pistone di comando della valvola distributrice (70) sono disposti in un comune asse di spostamento e sono collegabili ad accoppiamento di forza con le loro estremità affacciate attraverso un organo d'accoppiamento meccanico (24). Dispositivo di comando secondo 1 rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che le estremità affacciate dei due pistoni di comando sono alimentate rispettivamente da una molla (26, 79), le due molle respingendo la servovalvola (20) nella sua posizione di partenza (D) quando la pressione di comando dominante nella condotta comune in pressione di comando (94),che alimenta esclusivamente le estremità affac-- ciate dei pistoni di comando attraverso organi regolatori (22, 78), scende al di sotto di un valore limite prestabilito. 7. Dispositivo di comando secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che la valvola di mandata prepilotata è formata da una valvola regolatrice (80) della pressione comandata elettricamente. 8. Dispositivo di comando secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 7, caratterizzato dal fatto che il cassetto a pistone della valvola distributrice (70)coopera con un pistone di sbloccaggio (112) per una valvola di non ritorno (110) incorporata nella condotta d'utenza (A, C), per sbloccare quest'ultima nel suo spostamento dalla posizione di passaggio (I). 9. Dispositivo di comando secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che esso è disposto in un sistema idraulico alimentato da una pompa a portata costante (10).