PL243609B1 - Układ hydrauliczny w standardzie przemysłowym rozdzielaczy suwakowych wg ISO 4401 z adaptacją do realizacji funkcji load sensing - Google Patents

Abstract

Układ hydrauliczny w standardzie przemysłowym rozdzielaczy suwakowych wg ISO 4401 z adaptacją do realizacji funkcji load sensing, posiadający co najmniej jeden standardowy rozdzielacz płytowy wg ISO 4401, wielosekcyjny, oraz zabezpieczający zawór przelewowy, zasilany pompą o stałej wydajności, charakteryzuje się tym, że modułowy zawór hydrauliczny (1) poboru sygnału LSB posiadający korpus z kanałami komunikacyjnymi rozmieszczonymi zgodnie ze standardem ISO 4401 oraz zintegrowany zawór zwrotny zabudowany jest pod każdym z rozdzielaczy suwakowych (2), pomiędzy kanałami wyjściowymi do odbiornika a linią LSB a modułowy zawór hydrauliczny upustowy (3) posiadający korpus z kanałami komunikacyjnymi rozmieszczonymi zgodnie ze standardem ISO 4401 ma zabudowany w korpusie suwak upuszczania nadmiaru cieczy roboczej do linii zlewowych przesuwany siłą ciśnienia w linii LSB przewyższającą siłę sprężyny powrotnej oraz korzystnie także zabudowany w korpusie na linii LSB zawór maksymalny i korzystnie dławik upustowy również zabudowany w korpusie, umieszczony jest pod dowolnym z rozdzielaczy suwakowych (2) lub poza rozdzielaczami suwakowymi (2) jako osobny element.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ hydrauliczny w standardzie przemysłowym rozdzielaczy suwakowych wg ISO 4401 z adaptacją do realizacji funkcji load sensing.

Rozdzielacze czterodrogowe płytowe wg ISO 4401, w szczególności suwakowe, są najbardziej rozpowszechnione w technice przemysłowej należąc do prostych i tanich rozwiązań tego typu i często jako układy wielosekcyjne służą do sterowania kilkoma odbiornikami.

Znane jest rozwiązanie, gdzie układ hydrauliczny służy do sterowania czterema odbiornikami za pomocą czterech rozdzielaczy suwakowych o przyłączu płytowym wg ISO 4401 o schemacie działania typu closed center. Układ zasilany jest pompą stałej wydajności - relatywnie tanią pompą o prostej konstrukcji (POS.1).

W tym przypadku system zabezpieczony jest zaworem przelewowym o nastawie zadziałania przy maksymalnym ciśnieniu roboczym, jakie jest przewidywane dla tego układu (pmax). Niezależnie od tego jakie wystąpią chwilowe obciążenia robocze na poszczególnych odbiornikach (sekcjach), w przypadku mniejszego zapotrzebowania na ciecz roboczą wynikającego z konieczności ograniczenia prędkości ruchu odbiornika, co wiąże się z koniecznością ograniczenia natężenia przepływu cieczy roboczej kierowanej do danego odbiornika, nadmiar cieczy roboczej generowanej przez pompę stałej wydajności jest zrzucany do zbiornika przez zawór przelewowy zawsze przy stałej wartości ciśnienia, na które został ustawiony (pmax). Oznacza to, że w przypadku mniejszego zapotrzebowania natężenia przepływu cieczy przez układ niż wydajność (stała) pompy, moc dostarczana do pompy jest maksymalna (Nmax), chociaż zapotrzebowanie mocy układu odpowiednio mniejsze. Nadwyżka mocy w postaci strumienia oleju przelewanego do zbiornika przy ciśnieniu nastawy zaworu jest tracona i zamienia się na ciepło. Ponadto wydzielone ciepło musi zostać odprowadzone z systemu, co wymaga zainwestowania w dodatkowe urządzenia do wymiany ciepła oraz dostarczanie mocy do ich napędu. W szczególnym przypadku, gdy w układzie hydraulicznym nie będzie pobierana ciecz hydrauliczna przez odbiorniki (np. rozdzielacze będą w położeniu neutralnym), cała moc dostarczana do pompy będzie tracona i zamieniana na ciepło. W innym przypadku stosuje się dodatkowy rozdzielacz odciążający, który musi być załączany i wyłączny w odpowiednim momencie, co znacząco rozbudowuje i komplikuje układ sterowania.

Inne znane rozwiązanie, to układ hydrauliczny także służący do sterowania czterema odbiornikami za pomocą czterech rozdzielaczy suwakowych o przyłączu płytowym wg ISO 4401 o schemacie działania typu closedcenter. Tutaj układ zasilany jest pompą zmiennej wydajności z regulatorem stałego ciśnienia (POS.2). W przypadku zasilania układu pompą zmiennej wydajności z regulatorem stałego ciśnienia nastawionego na wymaganą wartość ciśnienia maksymalnego (pmax), przy mniejszym zapotrzebowaniu na ciecz roboczą wynikającym z konieczności ograniczenia prędkości ruchu odbiornika, pompa samoczynnie nastawia swoją wydajność odpowiednio do zapotrzebowania natężenia przepływu cieczy roboczej kierowanej do danego odbiornika (odbiorników). Jednakże w tym przypadku pompa zmiennej wydajności pracować musi przy maksymalnej wartości ciśnienia roboczego, które jest równe nastawie (Pmax) regulatora pompy. Wartość strumienia przecieków wewnętrznych pompy oraz tracona moc, zamieniana na ciepło, osiąga wtedy dla pompy wartość maksymalną. Podobnie będzie w stanie całkowitego braku odbioru cieczy hydraulicznej przez odbiorniki (np. zamknięcia przez rozdzielacze przepływu do odbiorników).

Układ hydrauliczny w standardzie przemysłowym rozdzielaczy suwakowych wg ISO 4401 z bezpośrednim poborem sygnału sterującego z wyjść rozdzielacza nazywany jest w tym opisie d la potrzeb identyfikacji jako „B” („basic”), w skrócie „LSB” w odróżnieniu od układu z pośrednim poborem sygnału sterującego z wyjść rozdzielacza, przy użyciu dodatkowych dwóch kanałów w korpusie i w suwaku rozdzielacza, nazywany jest w tym opisie dla potrzeb identyfikacji jako „A” („advanced”), w skrócie „LSA”.

Układ hydrauliczny w standardzie przemysłowym rozdzielaczy suwakowych wg ISO 4401 z adaptacją do realizacji funkcji load sensing (LSB) według wynalazku, posiadający co najmniej jeden standardowy rozdzielacz płytowy wg ISO 4401, wielosekcyjny, oraz zabezpieczający zawór przelewowy, zasilany pompą o stałej wydajności, charakteryzuje się tym, że modułowy zawór hydrauliczny poboru sygnału LSB posiadający korpus z kanałami komunikacyjnymi rozmieszczonymi zgodnie ze znanym standardem ISO 4401 oraz zintegrowany zawór zwrotny zabudowany jest pod każdym z rozdzielaczy suwakowych, pomiędzy kanałami wyjściowymi do odbiornika a linią LSB. Modułowy zawór hydrauliczny upustowy posiadający korpus z kanałami komunikacyjnymi rozmieszczonymi zgodnie ze znanym standardem ISO 4401 ma zabudowany w korpusie suwak upuszczania nadmiaru cieczy roboczej do linii zlewowych przesuwany siłą ciśnienia w linii LSB przewyższającą siłę sprężyny powrotnej oraz korzystnie także zabudowany w korpusie na linii LSB zawór maksymalny i korzystnie dławik upustowy również zabudowany w korpusie. Modułowy zawór hydrauliczny upustowy umieszczony jest pod dowolnym z rozdzielaczy suwakowych lub poza rozdzielaczami suwakowymi jako osobny element.

Modułowy zawór hydrauliczny upustowy do zabudowy pod rozdzielaczem suwakowym posiada w korpusie zintegrowany zawór poboru sygnału LSB.

W innej wersji wynalazku układ hydrauliczny w standardzie przemysłowym rozdzielaczy suwakowych wg ISO 4401 z adaptacją do realizacji funkcji load sensing, posiadający co najmniej jeden standardowy rozdzielacz płytowy wg ISO 4401, wielosekcyjny, zasilany pompą o zmiennej wydajności, charakteryzuje się tym, że modułowy zawór hydrauliczny poboru sygnału LSB posiadający korpus z kanałami komunikacyjnymi rozmieszczonymi zgodnie ze znanym standardem ISO 4401 oraz zintegrowany zawór zwrotny zabudowany jest pod każdym z rozdzielaczy suwakowych, pomiędzy kanałami wyjściowymi do odbiornika a linią LSB. Układ hydrauliczny korzystnie ma dławik upustowy podłączony do linii LSB. Dławik upustowy zintegrowany zabudowany jest w korpusie modułowego zaworu hydraulicznego.

Dławik upustowy zabudowany jest poza rozdzielaczem suwakowym jako osobny element.

Układ hydrauliczny w standardzie przemysłowym rozdzielaczy suwakowych wg ISO 4401 z adaptacją do realizacji funkcji load sensing (LSB) według wynalazku umożliwia wykorzystanie wprost, bez dodatkowego dostosowywania, produkowanych standardowych rozdzielaczy czterodrogowych płytowych wg ISO 4401, w szczególności suwakowych, w układach hydraulicznych związanych ze zmieniającym się rzeczywistym obciążeniem roboczym oraz koniecznością dostosowania prędkości ruchu elementu wykonawczego odbiornika, w szczególności w układach rozdzielaczy wielosekcyjnych sterujących więcej niż jednym odbiornikiem hydraulicznym lub gałęzią układu. Pozwala to na tanią aplikację układu według wynalazku do istniejących już układów w standardzie przemysłowym rozdzielaczy suwakowych wg ISO 4401 przez proste dodanie modułowych elementów i ewentualnie umożliwienie dodatkowej komunikacji dla transmisji sygnału.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje układ hydrauliczny według wynalazku zasilany pompą o stałej wydajności, fig. 2 pokazuje układ hydrauliczny według wynalazku zasilany pompą o zmiennej wydajności, fig. 3 pokazuje modułowy zawór hydrauliczny poboru sygnału LSB według wynalazku, fig. 4 pokazuje modułowy zawór hydrauliczny upustowy według wynalazku a fig. 5 pokazuje alternatywne umiejscowienie dławika upustowego dla układu hydraulicznego według wynalazku zasilanego pompą o zmiennej wydajności.

Układ hydrauliczny w standardzie przemysłowym rozdzielaczy suwakowych wg ISO 4401 z adaptacją do realizacji funkcji load sensing (LSB) według wynalazku, posiadający co najmniej jeden standardowy rozdzielacz płytowy wg ISO 4401, wielosekcyjny, oraz zabezpieczający zawór przelewowy, zasilany pompą o stałej wydajności, charakteryzuje się tym, że modułowy zawór hydrauliczny 1 poboru sygnału LSB posiadający korpus 1.1 z kanałami komunikacyjnymi 1.1.1-1.1.6 rozmieszczonymi zgodnie ze znanym standardem ISO 4401 oraz zintegrowany zawór zwrotny 1.2 zabudowany jest pod każdym z rozdzielaczy suwakowych 2, pomiędzy kanałami wyjściowymi 1.1.2 i 1.1.4 do odbiornika a linią LSB 1.1.6.

Modułowy zawór hydrauliczny upustowy 3 posiadający korpus 3.1 z kanałami komunikacyjnymi 3.1.1-3.1.6 rozmieszczonymi zgodnie ze znanym standardem ISO 4401 ma zabudowany w korpusie 3.1 suwak 3.2 upuszczania nadmiaru cieczy roboczej do linii zlewowych 3.1.1 i 3.1.5 przesuwany siłą ciśnienia w linii LSB 3.1.6 przewyższającą siłę sprężyny powrotnej 3.3 oraz korzystnie także zabudowany w korpusie 3.1 na linii LSB 3.1.6 zawór maksymalny 3.4. Korzystnie dławik upustowy 3.5 również zabudowany w korpusie 3.1, umieszczony jest pod dowolnym z rozdzielaczy suwakowych 2 lub poza rozdzielaczami suwakowymi 2 jako osobny element.

Modułowy zawór hydrauliczny upustowy 3 do zabudowy pod rozdzielaczem suwakowym 2 posiada w korpusie 3.1 zintegrowany zawór poboru sygnału LSB 3.6.

W innej wersji wynalazku układ hydrauliczny w standardzie przemysłowym rozdzielaczy suwakowych wg ISO 4401 z adaptacją do realizacji funkcji load sensing, posiadający co najmniej jeden standardowy rozdzielacz płytowy wg ISO 4401, wielosekcyjny, zasilany pompą o zmiennej wydajności, charakteryzuje się tym, że modułowy zawór hydrauliczny 1 poboru sygnału LSB posiadający korpus 1.1 z kanałami komunikacyjnymi 1.1.1-1.1.6 rozmieszczonymi zgodnie ze znanym standardem ISO 4401 oraz zintegrowany zawór zwrotny 1.2 zabudowany jest pod każdym z rozdzielaczy suwakowych 2, pomiędzy kanałami wyjściowymi 1.1.2 i 1.1.4 do odbiornika a linią LSB 1.1.6. Układ hydrauliczny korzystnie ma dławik upustowy 4 podłączony do linii LSB 1.1.6.

Dławik upustowy 4 zintegrowany zabudowany jest w korpusie 1.1 modułowego zaworu hydraulicznego 1.

W innej wersji dławik upustowy 4 zabudowany jest poza rozdzielaczem suwakowym 2 jako osobny element.

Podawany do modułowego zaworu hydraulicznego 1 sygnał LSB, który informuje system o najwyższym aktualnie panującym ciśnieniu na wyjściach do poszczególnych odbiorników lub gałęzi układu hydraulicznego (plsb), powoduje nastawienie ciśnienia zadziałania (pact) tego zaworu 1 na wartość nieznacznie wyższą (zazwyczaj 10 do 20 bar) od ciśnienia w linii LSB (plsb). Dzięki temu, w przypadku mniejszego zapotrzebowania na ciecz roboczą, wynikającego z konieczności ograniczenia prędkości ruchu odbiornika, co wiąże się z koniecznością ograniczenia natężenia przepływu cieczy roboczej kierowanej do danego odbiornika, nadmiar cieczy roboczej generowanej przez pompę stałej wydajności jest zrzucany do zbiornika przez zawór 1 zawsze przy wartości ciśnienia (pact), nieznacznie wyższego od największego, potrzebnego do działania napędu hydraulicznego w danej chwili. Oznacza to, że w przypadku mniejszego zapotrzebowania natężenia przepływu cieczy przez układ niż wydajność pompy, moc dostarczana do pompy (Nact) jest mniejsza niż moc maksymalna (Nmax), a strata mocy zamieniana na ciepło w postaci strumienia oleju przelewanego do zbiornika przy ciśnieniu nastawy zaworu upustowego (pact) jest znacznie mniejsza niż w przypadku systemu zasilanego pompą stałej wydajności bez LSB.

W szczególnym przypadku, gdy nie będzie potrzeby podawania hydraulicznej cieczy roboczej do odbiorników i rozdzielacze będą w położeniu neutralnym, wyjścia do odbiorników zostaną przez rozdzielacz połączone do linii spływowej. W przypadku odbiorników, które są wtedy obciążone siłą zewnętrzną, są zastosowane zawory zwrotne sterowane (tzw. zamki hydrauliczne). Dzięki temu do linii LSB nie będzie generowane ciśnienie od strony tych odbiorników.

Dla układu hydraulicznego zasilanego pompa o zmiennej wydajności, przy mniejszym zapotrzebowaniu na ciecz roboczą, wynikającym z konieczności ograniczenia prędkości ruchu odbiornika, pompa samoczynnie nastawi swoją wydajność odpowiednio do zapotrzebowania natężenia przepływu cieczy roboczej kierowanej do danego odbiornika. Jednakże w tym przypadku pompa zmiennej wydajności nie będzie pracować przy maksymalnej wartości ciśnienia roboczego pmax (jak w przypadku sytemu bez LSB), ale przy wartości pact, zazwyczaj istotnie mniejszej. Oznacza to mniejsze chwilowe zapotrzebowanie na moc napędową, a moc tracona na przecieki wewnętrzne i zamieniana na ciepło jest odpowiednio niższa.

Gdy nie będzie potrzeby podawania hydraulicznej cieczy roboczej do odbiorników i rozdzielacze będą w położeniu neutralnym, wyjścia do odbiorników zostaną przez rozdzielacze połączone do linii spływowej, a w przypadku odbiorników, które są wtedy obciążone siłą zewnętrzną, są zastosowane zawory zwrotne sterowane do zabudowy modułowej (tzw. zamki hydrauliczne) i dzięki temu do linii LSB nie będzie generowane ciśnienie od strony odbiorników.

Wykaz oznaczeń na rysunku:

modułowy zawór hydrauliczny poboru sygnału LSB

1.1 korpus

1.1.1 kanał komunikacyjny linia zlewowa (Tb)

1.1.2 kanał komunikacyjny wyjściowy (B)

1.1.3 kanał komunikacyjny ciśnieniowy zasilający (P)

1.1.4 kanał komunikacyjny wyjściowy (A)

1.1.5 kanał komunikacyjny spływowy (Ta)

1.1.6 kanał komunikacyjny LSB (X)

1.2 zintegrowany zawór zwrotny rozdzielacz suwakowy modułowy zawór hydrauliczny upustowy

3.1 korpus

3.1.1 kanał komunikacyjny linia zlewowa (Tb)

3.1.2 kanał komunikacyjny wyjściowy (B)

3.1.3 kanał komunikacyjny ciśnieniowy zasilający (P)

3.1.4 kanał komunikacyjny wyjściowy (A)

3.1.5 kanał komunikacyjny linia zlewowa (Ta)

3.1.6 kanał komunikacyjny LSB (X)

3.2 suwak

3.3 sprężyna powrotna

3.4 zawór maksymalny

3.5 dławik upustowy

3.6 zawór poboru sygnału LSB dławik upustowy

Claims (5)

1. Układ hydrauliczny w standardzie przemysłowym rozdzielaczy suwakowych wg ISO 4401 z adaptacją do realizacji funkcji load sensing, posiadający co najmniej jeden standardowy rozdzielacz płytowy wg ISO 4401, wielosekcyjny, oraz zabezpieczający zawór przelewowy, zasilany pompą o stałej wydajności, znamienny tym, że modułowy zawór hydrauliczny (1) poboru sygnału LSB posiadający korpus (1.1) z kanałami komunikacyjnymi (1.1.1-1.1.6) rozmieszczonymi zgodnie ze znanym standardem ISO 4401 oraz zintegrowany zawór zwrotny (1.2) zabudowany jest pod każdym z rozdzielaczy suwakowych (2), pomiędzy kanałami wyjściowymi (1.1.2) i (1.1.4) do odbiornika a linią LSB (1.1.6) a modułowy zawór hydrauliczny upustowy (3) posiadający korpus (3.1) z kanałami komunikacyjnymi (3.1.1-3.1.6) rozmieszczonymi zgodnie ze znanym standardem ISO 4401 ma zabudowany w korpusie (3.1) suwak (3.2) upuszczania nadmiaru cieczy roboczej do linii zlewowych (3.1.1) i (3.1.5) przesuwany siłą ciśnienia w linii LSB (3.1.6) przewyższającą siłę sprężyny powrotnej (3.3) oraz korzystnie także zabudowany w korpusie (3.1) na linii LSB (3.1.6) zawór maksymalny (3.4) i korzystnie dławik upustowy (3.5) również zabudowany w korpusie (3.1), umieszczony jest pod dowolnym z rozdzielaczy suwakowych (2) lub poza rozdzielaczami suwakowymi (2) jako osobny element.

2. Układ hydrauliczny według zastrz. 1, znamienny tym, że modułowy zawór hydrauliczny upustowy (3) do zabudowy pod rozdzielaczem suwakowym (2) posiada w korpusie (3.1) zintegrowany zawór poboru sygnału LSB (3.6).

3. Układ hydrauliczny w standardzie przemysłowym rozdzielaczy suwakowych wg ISO 4401 z adaptacją do realizacji funkcji load sensing, posiadający co najmniej jeden standardowy rozdzielacz płytowy wg ISO 4401, wielosekcyjny, zasilany pompą o zmiennej wydajności, znamienny tym, że modułowy zawór hydrauliczny (1) poboru sygnału LSB posiadający korpus (1.1) z kanałami komunikacyjnymi (1.1.1-1.1.6) rozmieszczonymi zgodnie ze znanym standardem ISO 4401 oraz zintegrowany zawór zwrotny (1.2) zabudowany jest pod każdym z rozdzielaczy suwakowych (2), pomiędzy kanałami wyjściowymi (1.1.2) i (1.1.4) do odbiornika a linią LSB (1.1.6), a układ hydrauliczny korzystnie ma dławik upustowy (4) podłączony do linii LSB (1.1.6).

4. Układ hydrauliczny według zastrz. 3, znamienny tym, że dławik upustowy (4) zintegrowany zabudowany jest w korpusie (1.1) modułowego zaworu hydraulicznego (1).

5. Układ hydrauliczny według zastrz. 3, znamienny tym, że dławik upustowy (4) zabudowany jest poza rozdzielaczem suwakowym (2) jako osobny element.