ITTO20070913A1

ITTO20070913A1 - Disposizione valvolare idraulica.

Info

Publication number: ITTO20070913A1
Application number: IT000913A
Authority: IT
Inventors: Thorkild Christensen; Siegfried Zenker
Original assignee: Sauer Danfoss Aps
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2008-06-21
Also published as: RU2353823C1; FR2910566A1; US20080224073A1; BRPI0704683A; AU2007249079A1; DE102006060326B4; CN104214153A; GB0724634D0; ZA200710749B; DE102006060326A1; US7770596B2; GB2445094A; CN101255881A

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "DISPOSIZIONE VALVOLARE IDRAULICA"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda una disposizione valvolare idraulica con una pluralità di moduli della valvola, ciascuno provvisto di una disposizione di canali di alimentazione con un canale di alta pressione e con un canale di bassa pressione, con una disposizione di collegamento con almeno un singolo collegamento di lavoro, una disposizione di valvola direzionale tra il canale di alimentazione ed il collegamento di lavoro, e con un dispositivo di compensazione.

Una tale disposizione valvolare viene utilizzata in molti casi per azionare comandi idraulici in una macchina operatrice, un veicolo o un altro dispositivo. Ad esempio in un escavatore a cucchiaio rovescio, un primo comando idraulico si può utilizzare per inclinare una trave rispetto ad un telaio, un secondo comando idraulico si può utilizzare per inclinare un braccio rispetto alla trave, ed un terzo comando idraulico si può impiegare per azionare una pala. Un quarto comando idraulico si può impiegare per ruotare il corpo superiore del veicolo rispetto al corpo inferiore dello stesso.

A questo proposito, l'impiego di un dispositivo di compensazione ha il vantaggio di ottenere un comando indipendente della pressione di carico. Il dispositivo di compensazione garantisce la costanza di una caduta di pressione attraverso la disposizione valvolare direzionale, oppure attraverso un orifìzio di misura combinato con la disposizione valvolare direzionale, indipendentemente dall<1>intensità della pressione di lavoro ed indipendentemente dal grado di apertura della disposizione valvolare direzionale. Quindi, la portata di fluido idraulico proveniente dal canale di alimentazione e collegato al comando idraulico, dipende fondamentalmente soltanto dal grado di apertura della disposizione valvolare tradizionale. Si ottiene così un funzionamento praticamente proporzionale della disposizione valvolare direzionale .

Esistono fondamentalmente due metodi differenti per progettare un dispositivo di compensazione. Un primo dispositivo di compensazione, chiamato nel seguito "dispositivo di compensazione preliminare", presenta una valvola di compensazione collocata dal punto di vista del flusso a monte dell'orifizio di misura citato in precedenza. Il dispositivo di compensazione ha una valvola scorrevole azionata nella direzione di chiusura dalla pressione esistente a monte dell'orifizio di misura, ed azionata nella direzione di apertura per mezzo della pressione esistente a valle dell'orifizio di misura, ossia mediante la pressione del carico più la pressione dì una molla. Un tale dispositivo di compensazione in certi casi viene anche chiamato "valvola principale di compensazione individuale".

Un'altra forma di esecuzione, chiamata nel seguito "dispositivo di compensazione successiva", utilizza una valvola di compensazione collegata secondo la direzione del flusso a valle dell'orifizio di misura. Il cursore della valvola situato nella valvola compensazione disposta a valle viene azionato nella direzione di apertura della pressione a valle dell'orifizio di misura, e viene azionato nella direzione di chiusura dalla massima pressione di carico e da una molla.

Con un modulo della valvola provvisto di un dispositivo di compensazione successiva, una contemporanea attivazione di due o più moduli della valvola provoca, nel caso di un'alimentazione insufficiente dì fluido idraulico, una portata uniforme più ridotta attraverso tutti gli orifizi di misura. La portata di fluido disponibile viene quindi distribuita in modo proporzionale ai comandi. Ciò non è possibile con un modulo di una valvola provvisto di un dispositivo dì compensazione preliminare.

L’invenzione ha lo scopo di migliorare le possibilità di comando di una disposizione valvolare .

Con la disposizione di una valvola idraulica del tipo citato nell’introduzione, questo problema viene risolto per il fatto che in almeno un singolo modulo della valvola il dispositivo di compensazione è un dispositivo di compensazione preliminare, ed in almeno un altro modulo della valvola, il dispositivo di compensazione è un dispositivo di compensazione successiva.

Con questa forma di esecuzione, durante un'alimentazione insufficiente, il comando o i comandi collegati al modulo o ai moduli della valvola provvisti di un dispositivo di compensazione preliminare, si possono azionare in modo differente dai comandi collegati ai moduli della valvola provvisti di un dispositivo di compensazione successiva. Con l'esempio citato in precedenza di un escavatore a cucchiaio rovescio con una pluralità di comandi, il comando che provoca la rotazione del corpo superiore di un veicolo rispetto al corpo inferiore dello stesso, si può collegare ad esempio ad un modulo di una valvola con una compensazione preliminare, laddove gli altri comandi i quali azionano la pala, il braccio e la trave si possono collegare ai moduli della valvola con una compensazione successiva. Se tutti i comandi vengono poi azionati nel medesimo tempo, si verifica facilmente un'alimentazione insufficiente. Questa alimentazione insufficiente viene quindi distribuita in modo diverso dal normale. Il comando della rotazione non viene praticamente influenzato dall'alimentazione insufficiente. Il corpo superiore del veicolo contìnua a ruotare con la velocità voluta dall<1>utilizzatore. I comandi rimanenti ricevono il resto del fluido idraulico, il quale viene allora distribuito in proporzione alle singole posizioni delle valvole direzionali. Molti utilizzatori trovano più comodo un tale tipo di comando. Naturalmente, si possono anche immaginare altri esempi, nei quali moduli di valvole con compensazione preliminare e moduli di valvole con compensazione successiva vengono miscelati in una disposizione valvolare con una pluralità di moduli delle valvole.

Di preferenza, il dispositivo di compensazione successiva ha una molla di chiusura, ed il dispositivo di compensazione preliminare ha una molla di apertura, laddove la molla di chiusura è meno rigida della molla di apertura. Nel dispositivo di compensazione successiva, la molla di chiusura agisce insieme alla pressione in un tubo di rilevazione di un carico. La pressione a valle dell'orifizio di misura agisce nella direzione di apertura. Con una valvola preventivamente compensata tuttavia la molla agisce nella direzione di apertura, e la pressione a monte dell'orifizio di misura agisce nella direzione di chiusura. Il dimensionamento citato delle molle garantisce in modo semplice che il modulo della valvola preventivamente compensata abbia sempre la priorità nei riguardi del modulo o dei moduli delle valvole compensati successivamente.

Di preferenza, la molla di apertura genera una forza di comando inferiore alla forza di pressione durante il funzionamento al minimo, la quale agisce contro la molla di apertura. Quindi sì può ottenere un comportamento con risparmio di energia del modulo della valvola preventivamente compensato. In particolare, se il valore della pressione nel canale di alta pressione si riduce durante il funzionamento al minimo mediante una pompa con cilindrata variabile di un altro dispositivo di controllo, la valvola preventivamente compensata si può chiudere o almeno si può strozzare fortemente, interrompendo un possibile flusso volumetrico.

Di preferenza, nel modulo della valvola con il dispositivo di compensazione preliminare, il dispositivo di compensazione è disposto in un tubo sviluppato da un'uscita ad un'entrata della disposizione valvolare direzionale. Il dispositivo di compensazione preliminare si trova quindi fisicamente a valle della disposizione valvolare direzionale, e quindi anche a valle dell'orifizio di misura. Quando viene attivata, la disposizione valvolare direzionale libera allora un percorso per il flusso del fluido idraulico dal canale di alta pressione all'entrata del dispositivo di compensazione preliminare.

Si preferisce che sia il dispositivo di compensazione preliminare sia il dispositivo di compensazione successiva siano collocati entro tubi sviluppati da un'uscita ad un'entrata della disposizione valvolare direzionale. Quindi, si possono rendere simili le forme di esecuzione di un modulo di una valvola preventivamente compensato e di un modulo di una valvola compensato successivamente . I costi di produzione vengono ridotti .

Si preferisce in particolare che i dispositivi di compensazione siano collocati nella medesima posizione, sia nei moduli delle valvole con dispositivi di compensazione preliminare, sia nei moduli delle valvole con dispositivi di compensazione successiva. Ciò permette di eseguire ancora più facilmente una correlazione tra le forme di esecuzione del modulo della valvola con il dispositivo di compensazione preliminare e del modulo della valvola con il dispositivo di compensazione successiva.

In una forma di esecuzione particolarmente preferita, si prevede che sia il modulo della valvola con il dispositivo di compensazione preliminare sia il modulo della valvola con il dispositivo di compensazione successiva presentino corpi simili delle valvole, e che una molla del dispositivo di compensazione preliminare sia collocata su un lato di un elemento scorrevole differente rispetto ad una molla del dispositivo di compensazione successiva. Ciò mantiene bassi i costi di produzione di una disposizione valvolare, anche se si utilizzano moduli di valvole con differenti tipi di comando. Gli stessi corpi delle valvole si possono utilizzare sia per una compensazione preliminare, sia per una compensazione successiva. Questi corpi delle valvole devono semplicemente avere una quantità molto minore di canali rispetto al necessario, qualora i corpi delle valvole si impieghino solamente per svolgere una sola funzione. I canali superflui si possono semplicemente chiudere con tappi. Questa operazione è molto più economica rispetto all<1>impiego di corpi di valvole differenti per i due tipi di funzioni.

L'invenzione verrà descritta nel seguito sulla base ad una forma di esecuzione preferita in relazione al disegno, nel quale:

l'unica Figura mostra una vista schematica di una disposizione valvolare idraulica.

Una disposizione valvolare idraulica 1 ha una pluralità di moduli 2-6 della valvola. I moduli 2-6 della valvola sono uniti insieme mediante flange in un unico blocco. Un canali 7 di alta pressione ed un canale 8 di bassa pressione i quali formano i canali di alimentazione vengono guidati attraverso il blocco .

Un modulo di entrata 9 è fissato con una flangia su un lato del blocco dei moduli 2-6 della valvola, ed un modulo di estremità è fissato con una flangia sull'estremità opposta. Il modulo di entrata 9 ha un collegamento in pressione P collegato al canale di alta pressione. Il modulo di estremità ha un collegamento T il quale è collegato al canale di bassa pressione. Il canale di alta pressione P si può collegare ad una pompa o ad un'altra sorgente di pressione. Il collegamento di bassa pressione T è collegato ad un serbatoio o ad un altro recipiente. Inoltre, il modulo di entrata 9 ha un collegamento LS con un sensore di carico, il quale porta il massimo valore della pressione di carico nei moduli 2-6 della valvola. Un corrispondente canale 11 della pressione di carico si sviluppa attraverso tutti i moduli 2-6 della valvola. Nel modulo di estremità 10, esso è collegato al tubo di bassa pressione 8. Valvole a due vie 12 formano un collegamento in cascata nel canale il con il sensore di carico. Esse passano alla pressione maggiore dalle entrate alla loro uscita, per cui nel modulo di entrata 9 il canale 11 della pressione di carico porta il valore maggiore della pressione in tutti ì moduli 2-6 della valvola .

Il canale 11 della pressione di carico ha una sezione a forma di tubo 13 con un sensore di carico, il quale si sviluppa anch'esso attraverso tutti i moduli 2-6 della valvola.

Nel modulo di entrata 9 si trova una valvola 14 di compensazione di entrata, la quale garantisce che la pressione presente nel canale di alta pressione 7 è sempre superiore alla pressione presente nel canale 13 con il sensore di carico, con un valore almeno sostanzialmente costante.

Il modulo 2 della valvola ha un collegamento di lavoro A ed un altro collegamento T2. Il collegamento di lavoro A può venire alimentato con un fluido idraulico in pressione, mentre ciò non può avvenire per il collegamento T2. Di conseguenza, un motore idraulico ad azione singola si può collegare al modulo 2 della valvola, laddove il detto motore serve semplicemente allo scopo di sollevare un carico. Il volume idraulico spostato dal motore idraulico durante il sollevamento del carico si può allora impiegare e scaricare da parte del modulo 2 della valvola, attraverso il collegamento T2. Durante l'abbassamento del carico, il fluido idraulico si può nuovamente rabboccare per mezzo del collegamento T2.

Ciascuno degli altri moduli 3-6 della valvola ha due collegamenti di lavoro A, B i quali come verrà spiegato nel seguito si possono portare in pressione in modo controllato.

I moduli 3 e 5 della valvola sono progettati nello stesso modo. Entrambi sono provvisti di una valvola direzionale 15, collegata in serie con un orifizio di misura 16. L'orifizio di misura 16 può naturalmente far parte anch'esso della valvola direzionale 15. Di conseguenza, la combinazione dell'orifizio di misura 16 e della valvola direzionale 1 viene chiamata disposizione valvolare direzionale .

Attraverso un'entrata 17, la valvola direzionale 15 è collegata al canale di alta pressione 7. Un'uscita 18 della disposizione valvolare direzionale 15, 16 porta ad una valvola di compensazione 19, la quale presenta un cursore di compensazione 20 azionato nella direzione di apertura per mezzo di una molla di apertura 27, ed azionato nella direzione di chiusura per mezzo della pressione nel canale di alta pressione 7. Inoltre, la pressione sull'uscita 18 della disposizione valvolare direzionale 15, 16 agisce nella direzione di apertura, per cui il cursore di compensazione viene sempre regolato in modo tale, per cui la pressione attraverso l'orifizio di misura 16 corrisponde alla forza della molla di apertura 27.

Per mezzo di una valvola di non ritorno 21 la quale si apre nella direzione della valvola direzionale 15, la valvola di compensazione 19 è collegata ad un'entrata 22 della valvola direzionale 15, laddove la detta entrata si può collegare ad uno dei collegamenti di lavoro A, B, in relazione all'attivazione della valvola direzionale 15. Le valvole di non ritorno 23, 24 le quali si possono aprire sono collocate a monte dei collegamenti di lavoro A, B, laddove le dette valvole di non ritorno permettono un collegamento a prova dì gocciolamento delle macchine idrauliche.

Dal momento che la valvola di compensazione 19 viene comandata dalla pressione situata a monte dell'orifizio di misura 16, essa viene chiamata valvola di compensazione preliminare. Anche i moduli 3, 5 della valvola si possono chiamare moduli della valvola "con compensazione preliminare".

I moduli 4, 6 della valvola hanno anch’essi lo stesso disegno. Anche in questo caso viene impiegata una valvola direzionale 15 ed un orifizio,di misura 16, i quali formano insieme una disposizione valvolare direzionale. L'entrata della valvola direzionale 15 è collegata al canale di alta pressione 7.

All'uscita 18 della disposizione valvolare direzionale 15, 16 è inoltre collegata una valvola di compensazione 28, il cui cursore di compensazione 25 viene azionato nella direzione di chiusura da una molla di chiusura 26. Sempre nella direzione di chiusura, la pressione sul collegamento LS con il sensore di carico agisce in modo tale da passare attraverso di esso tramite un tubo 13 con il sensore di carico. Nella direzione di apertura, la pressione sull'entrata 18 della disposizione valvolare direzionale 15, 16 agisce sul cursore di compensazione 25.

L'uscita della valvola di compensazione 28 è collegata all’entrata 22 della valvola direzionale 15. In relazione alla sua posizione, la valvola direzionale 15 può collegare questa entrata 22 ad uno dei collegamenti di lavoro A, B, laddove vengono anche impiegate in questo caso valvole di non ritorno 23, 24 le quali si possono aprire, al fine di impedire una perdita per trafilamento sui collegamenti di lavoro A, B.

Dal momento che la valvola di compensazione 28 viene comandata dalla pressione esistente a valle dell'orifizio di misura 16, essa viene anche chiamata "valvola di compensazione successiva". Di conseguenza, i moduli 4, 6 della valvola sono moduli della valvola con "compensazione successiva".

Il modulo 2 della valvola inoltre ha una valvola 19 di compensazione preliminare.

Un modulo 3, 5 della valvola con compensazione preliminare, la cui disposizione valvolare direzionale 15, 16 si può allora chiamare anche valvola LS con una valvola individuale di compensazione principale, non permette una distribuzione dipendente dall'alimentazione del flusso di fluido idraulico disponìbile. Quando una pluralità di tali moduli delle valvole vengono impiegati in parallelo con un comando contemporaneo delle loro operazioni, il motore che presenta la più bassa pressione di carico è il primo a venire alimentato con un fluido idraulico, mentre la rimanente portata volumetrica viene alimentata agli altri motori. Alla fine, ciò comporta che durante una limitazione insufficiente si mantiene il funzionamento del motore con il carico più basso, mentre si arresta un altro motore con un carico maggiore .

Un modulo 4, 6 di una valvola con compensazione preliminare permette tuttavia di distribuire il flusso del fluido idraulico in modo proporzionale alle posizioni delle singole disposizioni valvolari direzionali 15, 16. Un modulo di una valvola con compensazione successiva si può anche chiamare "valvola LC".

La molla di chiusura 26 contenute nei moduli 4, 6 della valvola con compensazione successiva ha una rigidezza minore rispetto a quella della molla di apertura 27 contenuta nei moduli 3, 5 della valvola con compensazione preliminare. In questo modo, si garantisce che i moduli 3, 5 della valvola con compensazione preliminare avranno sempre la priorità rispetto ai moduli 4, 6 della valvola con compensazione successiva. Di conseguenza, durante un'alimentazione insufficiente i motori collegati ai moduli 3, 5 della valvola con compensazione preliminare vengono attivati per primi. I motori collegati ai moduli 4, 6 della valvola con compensazione successiva riducono tuttavia proporzionalmente la loro velocità operativa.

La riduzione proporzionale della portata volumetrica con le valvole con compensazione successiva è provocata principalmente dalla caduta della "pressione ai margini", la quale riduce la forza di apertura sul dispositivo di compensazione, mentre non vi sono varianti sul lato della molla. Con le valvole con compensazione successiva, questa caduta di pressione ha un effetto immediato, mentre con le valvole a compensazione preliminare questo effetto non si verifica, fino a che la "pressione ai margini" non è scesa al di sotto del valore di azionamento della valvola di apertura.

Di preferenza, la molla di apertura 27 si può realizzare in modo tale, per cui la pressione da questa fornita è inferiore ad una pressione dì funzionamento in folle nel canale 7 ad alta pressione, la quale si può anche chiamare "pressione di stand-by" oppure "pressione ai margini". Ciò permette un funzionamento con risparmio di energia.

Come si può vedere in base alla vista schematica, i condotti e la disposizione dei sìngoli elementi nei moduli 3, 5 della valvola con compensazione preliminare sono praticamente uguali ai corrispondenti condotti e disposizioni degli elementi nei moduli 4, 6 della valvola con compensazione successiva. Ciò riguarda come si può vedere chiaramente il percorso compiuto dalla valvola direzionale 15 ai collegamenti di lavoro A, B, comprese le valvole di non ritorno 23, 24 le quali possono essere aperte.

La disposizione delle valvole di compensazione 19, 28 e tuttavia uguale in entrambi i tipi di moduli delle valvole. Solamente la molla di chiusura 26 del cursore di compensazione 25 si deve spostare sull'altro lato del cursore di compensazione 25, in modo da realizzare un cursore di compensazione 20 con una compensazione preventiva. Inoltre, è solamente richiesta la rimozione del condotto esistente tra il cursore di compensazione 25 ed il tubo 13 con il sensore di carico, sostituendolo con un tubo tra l'entrata 17 della valvola direzionale 15 ed il cursore di compensazione 20. Fondamentalmente, e quindi sufficiente ricavare corrispondenti fori nell'involucro per entrambi questi tubi, per poi chiudere questi tubi con l’impiego di tappi e simili.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Disposizione valvolare idraulica con una pluralità di moduli della valvola, ciascuno provvisto di una disposizione di canali dì alimentazione con un canale di alta pressione e con un canale di bassa pressione, con una disposizione di collegamenti di lavoro comprendente almeno un singolo collegamento di lavoro, con una disposizione valvolare direzionale tra la disposizione dei canali di alimentazione e la disposizione dei collegamenti di lavoro, e con un dispositivo di compensazione, caratterizzata dal fatto che in almeno un singolo modulo (3, 5) della valvola di dispositivo di compensazione è un dispositivo (19) di compensazione preliminare , ed in almeno un altro modulo (4, 6} della valvola il dispositivo dì compensazione è un dispositivo (28) di compensazione successiva.
2. Disposizione valvolare secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto, che il dispositivo (28) di compensazione successiva ha una molla di chiusura (26), ed il dispositivo (19) di compensazione preliminare ha una molla di apertura (27), laddove la molla dì chiusura (26) è meno rigida della molla di apertura (27).
3. Disposizione valvolare secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto, che la molla di apertura (27) genera una forza dì comando inferiore ad una forza di pressione durante un funzionamento al minimo, la quale agisce contro la molla di apertura (27).
4. Disposizione valvolare secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto, che nel modulo (3, 5) della valvola con il dispositivo (19) di compensazione preliminare, il dispositivo di compensazione è situato in un tubo il quale si sviluppa da un'uscita (18) ad un'entrata (22) della disposizione valvolare direzionale (15, 16).
5. Disposizione valvolare secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto, che sia il dispositivo (19) di compensazione preliminare sia il dispositivo (28) di compensazione successiva sono disposti entro tubi sviluppati da un'uscita (18) ad un'entrata (22) della disposizione valvolare direzionale (15, 16).
6. Disposizione valvolare secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto, che i dispositivi di compensazione (19, 28} sono disposti nella medesima posizione in entrambi i moduli (3, 5) delle valvole con dispositivi (19) di compensazione preliminare ed in moduli (4, 6) delle valvole con dispositivi (28) di compensazione successiva.
7. Disposizione valvolare secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzata dal fatto, che sia il modulo (3, 5) della valvola con un dispositivo (19) di compensazione preliminare, sia il modulo (4, 6) della valvola con un dispositivo (28) di compensazione successiva, hanno involucri analoghi delle valvole, e che una molla del dispositivo (19) di compensazione preliminare è disposta su un lato di un cursore (20) differente da quello di una molla del dispositivo (28) di compensazione successiva.