ITVR960063A1 - Circuito idraulico di comando per organi di lavoro in particolare in macchine movimento terra - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

"CIRCUITO IDRAULICO DI COMANDO PER ORGANI DI LAVORO, IN PARTICOLARE IN MACCHINE MOVIMENTO TERRA",

Il presente trovato riguarda un circuito idraulico di comando per organi di lavoro, in particolare in macchine movimento terra.

Più specificamente, le macchine in questione sono del tipo dotato di un gruppo anteriore a pala caricatrice, provvisto di attuatori comandati da primi distributori idraulici, e di un gruppo retroescavatore munito di attuatori comandati da secondi distributori idraulici. I distributori idraulici sono tutti alimentati con fluido sotto pressione proveniente da una prima pompa (o pompa primaria) e da una seconda pompa (o pompa secondaria), quest'ultima alimentante anche il cirucito idraulico di servoassi stenza dello sterzo del veicolo.

E' noto che gli attuatori utilizzati nelle macchine movimento terra possono essere alimentati con fluido idraulico sotto pressione secondo un sistema in parallelo e/o in serie.

I due sistemi presentano vantaggi e svantaggi.

Il sistema in parallelo consente di effettuare solamente delle manovre singole sugli attuatori. Infatti questo sistema permette di eseguire dei movimenti contemporanei dei vari organi della macchina solamente quando la pressione del fluido idraulico è la stessa in tutti gli utilizzi. In caso contrario, il fluido tenderebbe ad andare verso l'utilizzo in cui è presente la pressione minore .

Pertanto, per riuscire a manovrare contemporaneamente i vari organi della macchina si devono creare le condizioni di uguale pressione parzializzando manualmente gli utilizzi. In pratica ciò dipende dalla abilità dell'operatore che manovra le leve della macchina.

A fronte di questo inconveniente, il sistema in parallelo presenta invece il vantaggio secondo il quale anche quando un attuatore è a fine corsa, tutti gli altri attuatori possono funzionare ugualmente, in quanto non alimentati dal fluido idraulico proveniente dallo scarico di quell'attuatore.

Per quanto riguarda il sistema in serie, si possono menzionare sostanzialmente due inconvenienti.

Il primo, secondo cui quando si ha una pressione troppo elevata in un utilizzo a valle, questo valore di pressione può bloccare il movimento degli attuatori.

Il secondo inconveniente è dovuto al fatto che, allorché un attuatore arriva a fine corsa, gli attuatori a valle di esso si bloccano a causa della mancata alimentazione di fluido idraulico.

Per contro, il sistema in serie consente di compiere movimenti contemporanei degli organi della macchina. Non occorre quindi parzializzare i movimenti operando sulle leve dell'escavatone e quindi l'abilità dell'operatore non costituisce un requisito decisivo per il funzionamento contemporaneo degli attuatori richiesto dall'uso della macchina.

Alla luce di quanto sopra esposto, un circuito ottimale dovrebbe presentare sia i vantaggi del sistema in parallelo sia quelli del sistema in serie, senza però gli inconvenienti dei due sistemi.

Per tentare di raggiungere questo risultato è stato proposto un circuito idraulico (descritto ed illustrato nella domanda di brevetto Nr. T093A970) la cui caratteristica principale risiede nel fatto che esso comprende: una linea di ritorno del distributore idraulico principale (cioè quello associato al braccio principale del retroescavatore) verso la linea di alimentazione del fluido idraulico sotto pressione proveniente dalla pompa principale; ed una valvola di controllo serie/parallelo per controllare la comunicazione fra detta linea di ritorno e la linea di alimentazione in funzione della pressione esistente in tale linea di alimentazione.

Questo tipo di circuito non è però privo di inconvenienti, sia di natura economica che operativa. Di natura economica poiché è previsto l'impiego di componenti speciali non di tipo commerciale (per esempio la valvola di controllo serie/parallelo , ed il distributore idraulico principale).

Di natura operativa poiché quando l'attuatore del braccio principale del retroescavatore si trova a fine corsa interrompe l'alimentazione agli attuatori a valle. Il distributóre principale è inoltre molto complesso, di difficile manutenzione e di non ottimale affidabilità (per problemi di tenuta delle valvole, delle guarnizioni, eccetera).

Scopo essenziale del presen e trovato è pertanto quello di ovviare agli inconveniente sopra lamentati, relativi alla tecnica fino ad oggi nota, mettendo a disposizione un circuito idraulico di comando per organi di lavoro, in particolare in macchine movimento terra il quale funzioni secondo un sistema misto: in determinate condizioni esso può operare in serie mentre in altre condizioni, allorché il sistema in serie non funziona più perchè la pressione a valle risulta troppo elevata oppure perchè l'attuatore a monte è arrivato a fine corsa, mediante un sistema automatico, si può passare al funzionamento in parallelo. Questo scopo ed altri ancora, vengono tutti raggiunti dal circuito di comando oggetto del presente trovato, le cui carattestiche di rilievo sono indicate nelle rivendicazioni che seguono.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato appariranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata che segue di un esempio di realizzazione del circuito in oggetto riguardante una macchina movimento terra, fornito a puro titolo indicativo ma non limitativo, illustrato negli uniti disegni in cui:

la figura 1 mostra lo schema a blocchi di un circuito idraulico di comando secondo il presente trovato; la figura 2 mostra, ingrandita, la parte del circuito di fig. 1 relativa al gruppo retroescavatore.

Si noti che il circuito rappresentato come esempio nelle figure 1 e 2 comprende vari distributori idraulici tutti del tipo "a centro aperto" con spola a movimento rettilineo.

La macchina movimento terra cui il circuito mostrato nelle figure 1 e 2 è destinato, comprende un gruppo anteriore a pala caricatrice (non illustrato) ed un gruppo retroescavatore posteriore (anch'esso non illustrato) comprendente un braccio principale di sollevamento cui è associato un secondo braccio portante una benna.

Secondo quanto illustrato nelle allegate figure, gli organi di lavoro del gruppo anteriore sono azionati da attuatori lineari comandati da primi distributori idraulici 1 e 2 mentre gli organi di lavoro del gruppo retroescavatore sono azionati da attuatori lineari comandati da secondi distributori idraulici 3-8.

I distributori 1-8 sono alimentati con olio sotto pressione proveniente, attraverso linee di alimentazione 9 e 10, da una prima pompa P1 (pompa primaria) e da una seconda pompa P2 (pompa secondaria) la quale alimenta anche un gruppo di sterzatura 11 attraverso una linea di alimentazione 12.

Il sopra citato braccio principale del retroescavatore è azionato da un attuatore principale 13 comandato dal distributore 3 che verrà definito come distributore principale.

Quest'ultimo è posto a monte dei distributori 4-8, rispetto alla direzione di flusso dell'olio sotto pressione.

Secondo quanto evidenziato in fig. 2, l'attuatore principale 13 alimenta in serie, lungo una linea di scarico 17, i distributori 4-8 quando la pressione a valle di esso è inferiore ad un valore prestabilito. Invece invia allo scarico, lungo una linea 14, l'olio sotto pressione quando la pressione a valle di esso (per esempio nel punto 15) raggiunge o supera tale valore prestabilito, cui corrisponde l'arresto dell'attuatore principale 13.

Una prima valvola 16, prevista a valle della linea di scarico 17 del1'attuatore principale 13, consente la deviazione del flusso verso i distributori 4-8, lungo una linea 18, oppure verso lo scarico, lungo la linea 14. Si noti che, vantaggiosamente, l'attuatore principale 13 alimenta in serie i distributori 4-8 con moltiplicazione di portata di olio lungo le linee 17 e 18 secondo un fattore di moltiplicazone K pari al rapporto fra le aree delle facce 20 e 21 dello stantuffo 22 (v. fig.2).

Tale fattore K ha normalmente il valore 1,3 o valori maggiori di esso.

Pertanto qualora l'attuatore principale 13 funzioni in serie, si ha un incremento di portata maggiore o uguale al 30% (lungo le linee 17 e 18) che può essere messa a disposizione delle utenze a valle.

In sostanza, si ha un sistema misto: in determinate condizioni può funzionare in serie (migliorando le capacità operative del sistema in serie perchè si ha una moltiplicazione di portata) mentre funziona in parallelo, in modo automatico grazie all'intervento della valvola tarata 16, quando esso si trova in condizioni estreme nelle quali il sistema in serie non può più funzionare perchè a valle della valvola 16 la pressione è troppo elevata oppure perchè, come sarà chiarito qui di seguito, lo stantuffo 22 dell'attuatore principale 13 è arrivato a fine-corsa.

Secondo quanto evidenziato in fig. 1, nel gruppo anteriore è previsto un distributore supplementare A-B posto a valle dei distributori 1 e 2, il quale invia l'olio sotto pressione immediatamente a valle del distributore principale 3 del retroescavatore attraverso una linea di by-pass 23 quando l'attuatore principale 13 presenta lo stantuffo 22 a fine-corsa oppure quando la pressione, misurata per esempio nel punto 24 sulla linea di sollevamento 25 dell 'attuatore principale 13, eguaglia o supera un valore massimo. Questo valore massimo di pressione corrisponde, come è noto, alla taratura di potenza ottimale fornita dal motore endotermico della macchina.

A tal fine è previsto un primo pressostato 26 (o dispositivo idraulico) che, mediante un segnale elettrico (o idraulico) inviato lungo una linea 27, comanda una seconda elettrovalvola 28 (oppure una valvola servocomandata) azionante il distributore supplementare A-B.

Si noti che la pompa principale P1 alimenta i distributori 1 e 2 lungo la linea 9 sfociante a monte di essi, mentre la pompa secondaria P2 alimenta il distributore supplementare A-B lungo la linea 10. Quest'ultima sfocia in un primo elemento collettore intermedio 29 posto immediatamente a monte del distributore supplementare A-B.

Un secondo elemento collettore intermedio 30 è posto poi a valle del distributore principale 3 del retroescavatore. In questo elemento collettore intermedio 30 sfocia la linea di by-pass 23.

A monte dei primi distributori 1 e 2 è previsto un secondo pressostato 31 prelevante il segnale di pressione in un punto 32 della linea di alimentazione 9.

Tale pressostato 31 comanda elettricamente, a mezzo di una connessione 33, la seconda elettrovalvola 28 in modo tale che quando la pressione misurata nella linea 9 risulta inferiore ad un valore prefissato H, il distributore supplementare A-B invia, grazie all'azionamento dell'operatore, la portata di olio della pompa P2 in un condotto di riciclo 34 sfociante a monte dei distributori 1 e 2.

Si noti che su una leva di comando, posta nella cabina della macchina, è previsto un pulsante 37 che permette all'operatore sopracitato di attivare il circuito elettrico del pressostato 31. In tal caso la pala caricatrice della macchina funzionerà più velocemente con la portata delle due pompe P1 e P2.

Quando invece la pressione misurata nella linea di alimentazione 9 raggiunge o supera detto valore prefissato H, il distributore supplementare A-B invia tutto l'olio sotto pressione (somma delle portate delle pompe P1 e P2) lungo una linea 35 verso il distributore principale 3 del retroescavatore.

In sintesi, si può concludere quindi che:

a) la struttura circuitale illustrata in fig. 2 consente di commutare l'elemento in serie (distributore principale 3 ed attuatore 13) in elemento in parallelo, quando la pressione a valle (misurata in 15) è maggiore di un valore di riferimento; lo stantuffo 22 dell'attuatore 13 può quindi andare a fine-corsa anche se la pressione a valle è elevata; b) la struttura circuitale illustrata in fig. 1 consente di by-passare parzialmente l'elemento in serie (distributore principale 3) quando la pressione di sollevamento del braccio principale del retroescavatore (cioè la pressione misurata sulla linea 25) eguaglia o supera un valore massimo e/o quando l'attuatore principale 13 è a fine-corsa; c) la struttura circuitale del gruppo anteriore a pala caricatrice illustrata in fig. 1 consente di utilizzare la somma delle due portate delle due pompe P1 e P2 quando, il valore di pressione nella linea 9 è inferiore ad un valore prestabilito H e quando l'operatore lo ritiene opportuno.

Alla luce di quanto sopra esposto, il trovato raggiunge gli scopi prefissati.

Naturalmente il presente trovato potrà assumere, nella sua realizzazione pratica anche forme e configurazioni diverse da quella sopra illustrata senza che, per questo, si esca dal presente ambito di protezione.

Inoltre tutti i particolari potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti e così pure i valori di pressione che sono stati indicati a puro titolo d 'esempio.

Claims (2)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Circuito idraulico di comando per organi di lavoro, in particolare in macchine movimento terra, dette macchine comprendendo un gruppo anteriore a pala caricatrice munito di attuatori comandati da primi distributori idraulici (1-2) ed un gruppo retroescavatore dotato di attuatori comandati da secondi distributori idraulici (3-8), detti primi (1-2) e secondi (3-8) distributori idraulici essendo alimentati con fluido idraulico sotto pressione proveniente da una prima pompa (PI) ed una seconda pompa (P2) mediante rispettive linee di alimentazione (9-10), in detto gruppo retroescavatore essendo presente un braccio principale del retroescavatore azionato da un attuatore principale (13) comandato da un distributore principale (3), detto distributore principale (3) essendo posto a monte dei rimanenti secondi distributori (4-8) rispetto alla direzione di flusso del fluido idraulico di alimentazione, caratterizzato dal fatto che detto attuatore principale (13) alimenta in serie detti rimanenti secondi distributori (4-8) quando la pressione a valle di esso è inferiore ad un valore prestabilito ed invece invia allo scarico il fluido sotto pressione quando detta pressione a valle di esso raggiunge o supera detto valore prestabilito, cui corrisponde l'arresto di detto attuatore principale (13), una prima valvola (16) essendo prevista a valle della linea di scarico (17) di detto attuatore principale (13) per consentire la deviazione del flusso rispettivamente verso detti rimanenti secondi distributori (4-8) oppure verso lo scarico; detto circuito idraulico di comando essendo inoltre caratterizzato per il fatto che in detto gruppo anteriore è previsto un distributore supplementare (A-B) posto a valle di detti primi distributori idraulici (1-2) il quale invia il fluido sotto pressione immediatamente a valle di detto distributore principale (3) del gruppo retroescavatore attraverso una linea di by-pass (23), quando detto attuatore principale (13) è a fine-corsa ovvero quando la pressione misurata sulla linea di sollevamento (25) di detto attuatore principale (13) eguaglia o supera un valore massimo, un primo pressostato (26), prelevante il segnale di pressione in detta linea di sollevamento (25), essendo previsto per comandare una seconda valvola (28) (a comando elettrico o idraulico) azionante detto distributore supplementare (A-B).
2. 2. Circuito idraulico di comando secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che a monte di detti primi distributori (1-2) è previsto un secondo pressostato (31), prelevante il segnale di pressione in una di dette linee di alimentazione associata a detta prima pompa (P1) o seconda pompa (P2), comandante elettricamente detta seconda valvola (28) in modo tale che quando la pressione misurata in detta linea di alimentazione risulta inferiore ad un valore prefissato (H), detto distributore supplementare (A-B) invia parte del fluido sotto pressione in un condotto di riciclo (34) sfociante a monte di detti primi distributori (1-2), mentre quando la pressione misurata in detta linea di alimentazione raggiunge o supera detto valore prefissato (H), detto distributore supplementare (A-B) invia tutto il fluido sotto pressione verso detto distributore principale (3) del gruppo retroescavatore. Circuito idraulico di comando secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto secondo pressostato (31) preleva il segnale di pressione nella linea di alimentazione (9) associata alla pompa (P1), detta parte del fluido sotto pressione inviata in detto condotto di riciclo (34) essendo costituita dalla portata di detta seconda pompa (P2). Circuito idraulico di comando secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta prima pompa (P1) alimenta detti primi distributori idraulici (1-2) a monte di essi e detta seconda pompa (P2) alimenta il circuito a valle di essi. Circuito idraulico di comando secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che a monte di detto distributore supplementare (A-B) è posto un primo elemento collettore intermedio (29). Circuito idraulico di comando secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che a valle di detto distributore principale (3) del gruppo retroescavatore è posto un secondo elemento collettore intermedio (30). Circuito idraulico di comando secondo le rivendicazioni 1 e 5, caratterizzato dal fatto che la linea di alimentazione (10) associata a detta seconda pompa (P2) sfocia in detto primo elemento collettore intermedio (29). Circuito idraulico di comando secondo le rivendicazioni 1 e 6, caratterizzato dal fatto che detta linea di by-pass (23) sfocia in detto secondo elemento collettore intermedio (30). Circuito idraulico di comando secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto attuatore principale (13) del gruppo retroescavatore alimenta in serie i rimanenti detti secondi distributori (4-8) con moltiplicazione di portata di fluido idraulico sotto pressione secondo un fattore di moltiplicazione (K). Circuito idraulico di comando per organi di lavoro in particolare in macchine movimento terra secondo le rivendicazioni precedenti e secondo quanto descritto ed illustrato negli uniti disegni .