ITTO20000619A1

ITTO20000619A1 - Dispositivo valvolare idraulico con funzione di arresto.

Info

Publication number: ITTO20000619A1
Application number: IT000619A
Authority: IT
Inventors: Thorkild Christensen; Siegfried Zenker
Original assignee: Sauer Danfoss Nordborg As Ora Sa Uer Danfoss Ho
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2001-12-23
Also published as: FR2796106B1; FR2796106A1; DE19931142C2; ITTO20000619A0; DE19931142A1; SE0002199L; IT1320449B1; GB2351778A; GB0015103D0; GB2351778B; US6427721B1; SE0002199D0; SE520487C2

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"DISPOSITIVO VALVOLARE IDRAULICO CON FUNZIONE DI ARRESTO"

DESCRIZIONE

L' invenzione riguarda un dispositivo valvolare idraulico con funzione di arresto, avente una valvola di controllo, che in due posizioni operative collega una connessione di motore con una connessione di pompa ed una seconda connesione di motore con una connessione di serbatoio e viceversa, ed in una posizione di arresto separa le due connessioni di motore dalle connessioni di pompa e di serbatoio, e con due valvole di arresto, ciascuna disposta fra la valvola di controllo ed una delle connessioni del motore .

I noti dispositivi valvolari idraulici di questo tipo sono impiegati principalmente, ma non esclusivamente, nei trattori che possono essere provvisti di attrezzature ausiliarie, come ad esempio i veicoli spazzaneve oppure i veicoli per la pulizia delle strade. Le valvole di arresto presentano uno stantuffo, sottoposto al carico di una molla e delimitante una camera a molla, le camere a molla potendo essere sgravate dal carico di pressione. Lo sgravamento del carico di pressione nelle camere a molla, che è necessario per mantenere le valvole di arresto aperte nelle posizioni operative, e nella posizione flottante della valvola di controllo, si produce per il fatto che dei canali di scarico sboccano nella cavità cilindrica della valvola di controllo, ed il loro sbocco è sovra-regolato dall'elemento scorrevole della valvola di controllo. Tuttavia in determinati casi si è riscontrata la comparsa di errori (difetti) nel funzionamento, particolarmente nella funzione di arresto.

L'invenzione ha lo scopo di provvedere un dispositivo valvolare idraulico del tipo indicato all'inizio, il quale presenti un migliore comportamento operativo.

In base all'invenzione, questo compito viene assolto per il fatto che per ciascuna valvola di arresto è provvista una valvola di rilascio della pressione, il cui organo operativo può essere sottoposto a carico nella direzione di chiusura mediante una pressione di prima camera, agente in una prima camera, ed una ulteriore forza, e nella direzione di apertura mediante una pressione di controllo agente in una seconda camera, e che la pressione di controllo, in dipendenza dalla posizione della valvola di controllo, presenta un valore inferiore, che è uguale alla pressione della prima camera, ed un valore superiore, che risulta al di sopra della pressione della prima camera, per un valore tale da superare la forza di chiusura agente in senso opposto.

L'impiego di valvole di rilascio della pressione governate dalla pressione consente una grande libertà nel dimensionamento (progettazione), e questo risulta vantaggioso per quanto concerne la utilizzazione dello spazio e la soluzione dei problemi di perdita. La dipendenza della pressione di controllo dalla pressione della prima camera assicura che le variazioni di questa pressione, che non si possono evitare particolarmente nei grandi sistemi, non esercitino alcuna influenza sulle modalità operative delle valvole di rilascio della pressione. Questa condizione garantisce un elevato grado di sicurezza operativa.

Questo vale in particolare quando la pressione della prima camera è uguale alla pressione del serbatoio.

E' conveniente che il valore superiore della pressione di controllo superi di un valore costante la pressione della prima camera. In questo modo si ottiene un rilascio particolarmente sicuro della pressione.

Per quanto riguarda la progettazione, è consigliabile che le valvole di rilascio della pressione siano valvole a sollevamento, e che i loro elementi operativi siano degli stantuffi. Siffatte valvole a sollevamento con stantuffi possono essere facilmente dimensionate in modo che nella posizione di chiusura esse siano perfettamente a tenuta.

E' conveniente una sorgente di pressione che produca il valore superiore della pressione di controllo, tale sorgente essendo separata dalla seconda camera, o collegata a questa, mediante la valvola di controllo, e la presenza di organo di strozzamento dell'efflusso tra la prima e la seconda camera. Un collegamento determina il valore superiore della pressione di controllo per mezzo della sorgente di pressione, ed una separazione determina il valore inferiore della pressione di controllo, per mezzo dell'organo di strozzamento dell'efflusso.

E' vantaggioso che la sorgente di pressione, producente il valore superiore della pressione di controllo, sia formata dalla uscita di una valvola di regolazione della pressione, alimentata dalla pressione della pompa, la suddetta valvola essendo sottoposta a carico nella direzione di chiusura da parte della pressione di uscita e, nella direzione di apertura, da parte della pressione del serbatoio e da una molla. Una siffatta sorgente di pressione può essere realizzata in modo semplice, e può essere provvista senza difficoltà in un sistema idraulico.

E' consigliabile che la sorgente di pressione, producente il valore superiore della pressione di controllo, generi anche la pressione pilota per la attivazione elettrica della valvola di controllo. In questo modo la sorgente di pressione ha una molteplice utilizzazione.

In una forma di attuazione preferita, viene assicurata la presenza di un sistema di rilevamento della pressione di carico, il quale è indipendente dalla pressione di controllo, e che è collegato al serbatoio nella posizione di arresto della valvola di controllo. La netta separazione tra la pressione di controllo e la pressione di carico permette la realizzazione, nella posizione di arresto, del noto e desiderato collegamento del sistema di rilevamento della pressione di carico con il serbatoio, senza che si debbano affrontare degli inconvenienti nella pressione di controllo.

Inoltre è vantaggioso che, in una posizione operativa, la valvola di controllo colleghi la sorgente di pressione, producente il valore superiore della pressione di controllo, con la seconda camera della prima valvola di rilascio della pressione, e nell'altra posizione operativa colleghi questa con la seconda camera dell'altra valvola di rilascio della pressione. Pertanto la valvola di controllo assicura pure la corretta direzione di erogazione della pressione di controllo alla pertinente valvola di rilascio della pressione.

E' pure vantaggioso che, in aggiunta alle due posizioni operative, ed alla posizione di arresto, la valvola di controllo assuma una posizione flottante, nella quale le seconde camere di entrambe le valvole di rilascio della pressione sono collegate alla sorgente di pressione, producente il valore superiore della pressione di controllo.

Pertanto il dispositivo valvolare può essere in aggiunta provvisto di una posizione flottante, nella quale entrambe le valvole di arresto sono tenute aperte.

L'invenzione viene descritta nel seguito sulla base di alcune forme di attuazione preferenziali con riferimento ai disegni, ove sono mostrati:

nella Figura 1, uno schema riguardante una forma di attuazione del dispositivo valvolare secondo l'invenzione; nella Figura 2, i particolari del dispositivo valvolare secondo la Figura 1, e

nella Figura 3, uno schema comprendente la sorgente di pressione .

Nella Figura 1 è mostrato un modulo 1, che è utilizzato per l'esercizio di un motore 2. Nelle grandi linee, le sue dimensioni e la forma di attuazione corrispondono alle forme di attuazione consuete. Il modulo 1 presenta una connessione di erogazione della pressione P della pompa, in collegamento con un condotto 3 di pompa, una connessione di erogazione della pressione T del serbatoio, in collegamento con un condotto 4 del serbatoio, una connessione di erogazione della pressione LS di carico, in collegamento con un sistema 5 della pressione di carico, una connessione di erogazione del valore superiore V di una pressione di controllo, in collegamento con un condotto 6 della pressione di controllo, ed inoltre due'connessioni A e B di motore, che sono utilizzate per il collegamento del motore 2. E' pure provvista una seconda connessione T', che è collegata ad un secondo condotto 7 di serbatoio.

Attraverso una valvola 8 di compensazione controllata dalla pressione di carico, il condotto 3 della pompa porta ad una valvola 9 di controllo, che è realizzata come valvola a cassetto, e può assumere una posizione 10 di arresto, due posizioni operative 11 e 12, ed inoltre una posizione flottante 13. La valvola 9 di controllo agisce su due linee 14 e 15 di motore, portanti rispettivamente alle connessioni A o B del motore, attraverso rispettive valvole 16 o 17 di arresto. A ciascuna valvola di arresto è associata una rispettiva valvola 18 o 19 di rilascio della pressione, come viene descritto in particolare con riferimento alla Figura 2.

La valvola 16 di arresto presenta uno stantuffo 21, guidato entro una cavità cilindrica 20 della struttura d'involucro, e questo stantuffo sul lato frontale coopera con una sede valvolare 22, è sottoposto al carico di una molla 23 di chiusura, e delimita una camera 24 di molla. Questa camera è collegata, attraverso un organo 25 di strozzamento dell'efflusso, alla seconda parte del condotto 14 di motore, portante alla connessione A del motore stesso, ed attraverso un condotto 26 di sgravamento del carico e la valvola 18 di rilascio della pressione, ad un condotto 27 che porta al condotto 4 del serbatoio. Il diametro della sede valvolare 22 è molto più piccolo del diametro esterno dello stantuffo 21, per cui, con una prevalenza di pressione all'interno della sede 22, la valvola di arresto può aprirsi senza un rilascio di pressione della camera 24 di molla, e con una prevalenza di pressione all'esterno della sede, la valvola di arresto può aprirsi solo con lo sgravamento del carico di pressione della camera 24 di molla. La valvola 17 di arresto ha la stessa forma di attuazione, e pertanto è provvista degli stessi numeri di riferimento, però con l'aggiunta della lettera "a". Qui lo sgravamento del carico di pressione nella camera 24a di molla avviene attraverso l'apposito condotto 26a e la valvola 16 di rilascio della pressione, verso il condotto 27 che convoglia le pressioni del serbatoio.

L'elemento 28 di chiusura della valvola 18 di rilascio della pressione è spinto in una posizione di chiusura a tenuta mediante una molla 29. Per l'apertura della valvola 19 di rilascio della pressione, è provvisto un organo operatore 30, avente la forma di uno stantuffo, il quale è disposto fra una prima camera 31 ed una seconda camera 32. Attraverso un condotto 27, nella camera 31 viene erogata una pressione di prima camera, qui la pressione del serbatoio, e per la forza supplementare, agente nella direzione di chiusura, è provvista una molla 33. Attraverso un condotto 34, nella seconda camera 32 può essere erogata la pressione V di controllo. Entrambe le camere sono collegate l'una all'altra attraverso un organo 35 di strozzamento dell'efflusso, e quindi, in mancanza di una erogazione della pressione di controllo, la pressione nella seconda camera 32 è uguale alla pressione della prima camera. La valvola 19 di rilascio della pressione ha la stessa forma di attuazione, e quindi anche qui ai numeri di riferimento è aggiunta la lettera "a".

Nella Figura 3 è mostrato un modulo 40 di pompaggio, con una pompa 41 governata dalla pressione LS di carico ed un serbatoio 42. L'uscita 44 di una valvola 45 di regolazione della pressione è utilizzata come’sorgente 43 di pressione per il valore superiore della pressione di controllo, la suddetta valvola essendo caricata nella direzione di apertura mediante la pressione del serbatoio ed una molla 46, e nella direzione di chiusura mediante la pressione di uscita, come viene indicato dai condotti rappresentati con linee tratteggiate. Pertanto, il valore superiore della pressione di controllo supera la pressione della prima camera per un valore costante. Nella rispettiva seconda camera 32 o 32a, essa produce una forza, la quale supera la forza di chiusura nella rispettiva prima camera 31 o 31a. Come si può rilevare dalla Figura 1, il valore superiore della pressione di controllo viene pure utilizzato per coadiuvare l'azionamento elettrico della valvola 9 di controllo.

In questo modo, si ottengono le seguenti modalità operative :

1 . Funzione di arresto

La valvola 9 di controllo assume la posizione 10 mostrata in figura, che corrisponde alla posizione neutra. Entrambi i condotti 34, 34a, che portano alle seconde camere 32 e 32a delle rispettive valvole 19 e 18 di rilascio della pressione, sono separate dalla sorgente 43 di pressione. Le rispettive prime camere 31 e 31a sono sottoposte alla pressione del serbatoio, che per effetto dei rispettivi organi 35 e 35a di strozzamento dell'efflusso, è pure presente nelle rispettive seconde camere 32 e 32a. Pertanto entrambe le valvole 18 e 19 di rilascio della pressione sono chiuse. Le valvole 16 e 17 di arresto si trovano nella loro posizione di intercettazione. Pertanto, le connessioni A e B del motore sono separate dal condotto 3 della pompa. Il motore 2 si trova in una posizione fissa. Poiché le valvole 18 e 19 di rilascio della pressione si chiudono ermeticamente, non v'è alcun pericolo che un cambiamento delle condizioni di pressione, come ad esempio un carico negativo al motore 2, determini l'apertura di una valvola di arresto. A tale riguardo, i condotti del sistema 5 di rilevamento della pressione di carico possono essere collegati al serbatoio T, com'è di per sé noto e desiderato.

2 . Funzione operativa

Questa corrisponde alla posizione 11 o 12 della valvola 9 di controllo. Nella posizione operativa 11, il fluido in pressione erogato determina l'apertura della valvola 17 di arresto. Nello stesso tempo, viene aperta la valvola 18 di rilascio della pressione, perché attraverso il condotto 34 viene erogata la pressione di controllo con il suo valore superiore. Questo avviene perché nella valvola 9 di controllo è stato instaurato un corrispondente collegamento con la sorgente 43 di pressione. Di conseguenza, dalla camera 24 a molla della valvola 16 di arresto viene rilasciata la pressione. Pertanto essa può anche aprirsi sotto l'azione del fluido a pressione di ritorno. Condizioni analoghe si producono nella posizione operativa 12.

3 . Funzione a flottamento

Nella posizione flottante 13, entrambi i condotti 34 e 34a sono collegati alla sorgente 43 di pressione mediante la valvola 9 di controllo. In questo modo, entrambe le valvole 18 e 19 di rilascio della pressione vengono aperte. Entrambe le camere 24 e 24a a molla sono sgravate dal carico. Dei piccoli aumenti di pressione ad una delle connessioni A o B del motore sono' sufficienti per produrre 1'apertura delle valvole 16 e 17 d'arresto. Quindi il motore può regolarsi liberamente in dipendenza dai suoi carichi esterni.

In entrambe le loro posizioni, le valvole di rilascio della pressione operano con una grande precisione. Se le rispettive seconde camere 32 o 32a sono separate dalla sorgente 43 di pressione, i rispettivi organi di strozzamento 35 o 35a dell'efflusso producono in esse la pressione di prima camera o di serbatoio. Non esiste alcuna differenza di pressione, che potrebbe determinare uno spostamento del rispettivo organo operatore 30 o 30a. Se esiste una connessione fra la seconda camera e la sorgente 43 di pressione, la pressione nella rispettiva seconda camera 32 o 32a supera sempre la pressione nella rispettiva prima camera 31 o 31a, per un valore prestabilito, e quindi lo stantuffo è tenuto nella posizione di apertura da una forza costante.

Diverse variazioni dalla forma di attuazione qui rappresentata possono essere effettuate senza discostarsi dal concetto fondamentale dell'invenzione. Ad esempio, i rispettivi organi 35 o 35a di strozzamento dell'efflusso possono non essere provvisti nelle valvole di rilascio della pressione, ma possono essere disposti in altri luoghi, ad esempio nell'elemento scorrevole della valvola 9 di controllo.

La dipendenza della pressione di controllo dalla posizione della valvola di controllo può essere realizzata in diverse maniere. In luogo delle zone di commutazione sull'elemento scorrevole della valvola 9 di controllo, si può utilizzare un commutatore azionato simultaneamente con la valvola di controllo. Con una valvola di controllo azionabile elettricamente, il segnale elettrico può influire sulla pressione di controllo. Con una valvola governata da bus, i segnali bus possono essere utilizzati per l'azione di controllo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo valvolare idraulico con funzione di arresto, avente una valvola di controllo, che in due posizioni operative collega una connessione di motore con una connessione di pompa ed una seconda connessione di motore con una connessione di serbatoio e viceversa, ed in una posizione di arresto separa le due connessioni di motore dalle connessioni di pompa e di serbatoio, e con due valvole di arresto, ciascuna disposta fra la valvola di controllo ed una delle connessioni del motore, caratterizzato dal fatto che per ciascuna valvola (16, 17) di arresto è provvista una valvola (18, 19) di rilascio della pressione, il cui organo operativo (30, 30a) può essere sottoposto a carico nella direzione di chiusura mediante una pressione di prima camera ed una ulteriore forza, agente in una prima camera (31, 31a), e nella direzione di apertura mediante una pressione di controllo agente in una seconda camera (32, 32a), e che la pressione di controllo, in dipendenza dalla posizione della valvola (9) di controllo, presenta un valore inferiore, che è uguale alla pressione della prima camera, ed un valore superiore, che risulta al di sopra della pressione della prima camera, per un valore tale da superare la forza di chiusura agente in senso opposto.
2. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la pressione della prima camera è uguale alla pressione del serbatoio.
3. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il valore superiore della pressione di controllo supera di un valore costante la pressione della prima camera.
4. Dispositivo valvolare secondo una delle rivendicazioni 1 a 3, caratterizzato dal fatto che le valvole (18, 19) di rilascio della pressione sono valvole a sollevamento, e che i loro elementi operativi sono degli stantuffi (30, 30a).
5. Dispositivo valvolare secondo una delle rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato da una sorgente (43) di pressione che produce il valore superiore della pressione di controllo, tale sorgente essendo separata dalla seconda camera (32, 32a), o collegata a questa, mediante la valvola (9) di controllo, e dalla presenza di organo (35, 35a) di strozzamento dell'efflusso tra la prima e la seconda camera.
6. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la sorgente (43) di pressione, producente il valore superiore della pressione di controllo, è formata dalla uscita di una valvola (45) di regolazione della pressione, alimentata dalla pressione della pompa, la suddetta valvola essendo sottoposta a carico nella direzione di chiusura da parte della pressione di uscita e, nella direzione di apertura, da parte della pressione del serbatoio e da una molla (46).
7. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che la sorgente (43) di pressione, producente il valore superiore della pressione di controllo, genera anche la pressione pilota per la attivazione elettrica della valvola (9) di controllo.
8. Dispositivo valvolare secondo una delle rivendicazioni 1 a 7, caratterizzato dal fatto che è provvisto un sistema (5) di rilevamento della pressione di carico, il quale è indipendente dalla pressione di controllo, e che è collegato al serbatoio (T) nella posizione (10) di arresto della valvola (9) di controllo.
9. Dispositivo valvolare secondo una delle rivendicazioni 1 a 8, caratterizzato dal fatto che, in una posizione operativa (11), la valvola (9) di controllo collega la sorgente (43) di pressione, producente il valore superiore della pressione di controllo, con la seconda camera (32) della prima valvola (18) di rilascio della pressione, e nell'altra posizione operativa (12) collega questa con la seconda camera (32a) dell'altra valvola (19) di rilascio della pressione.
10. Dispositivo valvolare secondo una delle rivendicazioni 1 a 9, caratterizzato dal fatto che, in aggiunta alle due posizioni operative (11, 12), ed alla posizione (10) di arresto, la valvola (9) di controllo assume una posizione flottante (13), nella quale le seconde camere (32, 32a) di entrambe le valvole (18, 19) di rilascio della pressione sono collegate alla sorgente (43) di pressione, producente il valore superiore della pressione di controllo.