PT102053B - Sistema hidraulico - Google Patents

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Carsten Christensen
Carl Christian Dixen
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Danfoss As
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Description

DESCRIÇÃO
SISTEMA. HIDRÁULICO
A invenção refere-se a um sistema hidráulico com uma fonte de pressão controlável por meio de um sinal de verificação de carga, um tanque de pressão, pelo menos duas secções de trabalho, tendo cada uma um órgão consumidor e uma válvula de controlo com uma ligação de verificação de carga e pelo menos uma válvula de contrapressão disposta num tubo do tanque entre a válvula de controlo e o tanque de pressão.
Um sistema como este está descrito no documento DE 42 35 762 C2.
Neste caso, a fonte de pressão pode ser uma bomba com uma capacidade de descarga controlável. Contudo, é também possível utilizar uma bomba seguida de uma válvula de controlo de pressão.
Em muitos casos, é utilizada uma válvula proporcional como válvula de controlo. Na posição neutra desta válvula, o sinal de verificação de carga pode ser também chamado de sinal de pressão de carga. As .ligações dos. sinais ...de. verificação.... de carga de todas as secções de trabalho são ligadas umas às outras através de válvulas de vaivém, de modo que o sinal de verificação de carga com a pressão mais elevada atinja a fonte de pressão controlável. Assim, a fonte de pressão pode produzir a pressão exigida correspondente ao sinal de verificação de carga, também chamado sinal VC. 0 facto da ligação do sinal de
verificação de carga ser feita ao tubo do tanque na posição neutra da válvula de controlo deverá assegurar que sem consumo de um órgão consumidor, a bomba não produz uma pressão mais elevada. Quando a válvula de controlo está na sua posição neutra, o órgão consumidor hidráulico ligado à válvula de controlo, isto é, um motor ou uma unidade pistão-cilindro, não é influenciado e, por isso, não necessita de saída hidráulica.
Contudo, ocorre um certo problema devido à válvula de contrapressão. Quando um órgão consumidor hidráulico, por exemplo uma unidade pistão-cilindro com duas câmaras de trabalho é carregado por uma força externa que conduz ao deslocamento do pistão da referida unidade pistão-cilindro, uma câmara de trabalho deve ser alargada e a outra reduzida. Isto sucede, por exemplo, com carregadores de extremidade frontal, cuja pá carregada deve ser baixada. Durante a expansão da câmara de trabalho, há uma pressão relativamente baixa, isto é, 0 bar. Para evitar danos de cavitação, deve ser fornecido fluido hidráulico adicional a uma correspondente baixa pressão. Contudo, este fornecimento adicional não deve conduzir a um aumento da força que actua sobre o pistão. 0 fornecimento adicional tem lugar por meio de uma válvula de reabastecimento colocada entre as duas câmaras de trabalho do órgão consumidor. Para ultrapassar a força de fecho desta válvula de reabastecimento, é necessário que uma certa pressão se verifique no lado correspondente. 0 aparecimento desta pressão é assegurado por meio de uma válvula de contrapressão. A contrapressão, isto · é, a pressão antes da válvula de contrapressão é, normalmente nestes casos, bastante próxima de uma pressão de verificação de carga, correspondendo assim ao sinal de verificação de carga. Devido à quebra de pressão na válvula de reabastecimento, ocorrerão, contudo, certas diferenças. Isto obriga a que a pressão de verificação de carga neste órgão consumidor seja normalmente inferior à
contrapressão. Como a pressão mais elevada é sempre olhada como pressão de verificação de carga, a contrapressão será transmitida à bomba de controlo. Isto conduz a um aumento da pressão da bomba. Isto afecta de novo a contrapressão que fica mais reduzida. Quando a contrapressão se reduz, o sinal de verificação de pressão reassume o controlo da bomba. Por esse facto, a pressão da bomba torna-se mais baixa e a contrapressão mais elevada, conduzindo à situação inicialmente descrita. Há pois um risco de o sistema começar a oscilar e de ocorrerem condições de instabilidade.
Constitui objecto da invenção evitar uma tal situação.
De acordo com a invenção, esta dificuldade é resolvida pelo facto de num sistema hidráulico como o descrito na introdução, a ligação do sinal de verificação de carga na posição neutra da válvula de controlo ser ligada ao tanque de pressão através de um tubo do tanque auxiliar que ultrapassa a válvula de contrapressão.
Assim, o sinal de verificação de carga da válvula de controlo na posição neutra tem sempre o valor mais baixo. Os aumentos indesejáveis da pressão do sinal de verificação de carga são evitados quando a pressão aumenta antes de a válvula de contrapressão deixar de afectar o sinal de verificação de carga. Assim, é atingido o efeito desejado: a fonte de pressão recebe um sinal indicando que o órgão consumidor, cuja válvula de comando está na posição neutra,.....não tem necessidade de pressão. Na ocorrência de forças exteriores em outro órgão consumidor hidráulico, contudo, este consumidor hidráulico pode ser controlado de maneira que o reenchimento da sua câmara de trabalho está sob controlo para evitar danos de cavitação. Em virtude disso, a válvula de contrapressão assegura que o fluido hidráulico deslocado de outra câmara de trabalho não retorna imediatamente para o tanque, mas é conduzido de novo à primeira câmara de trabalho. Contudo, como foi mencionado, não é envolvida neste caso uma influência do sinal de verificação de carga. 0 ajustamento de um tubo adicional, nomeadamente o tubo de tanque auxiliar, é relativamente simples. Como praticamente apenas pressões devem ser transmitidas neste tubo de tanque auxiliar sem necessidade para transportes significativos de fluidos, as dimensões deste tubo podem ser mantidas pequenas em conformidade.
De preferência, o tubo de tanque auxiliar tem uma válvula de segurança que fecha na direcção da válvula de controlo. Isto assegura que a possível ocorrência de oscilações na pressão do tanque de pressão não influenciarão o sistema de sinal de verificação de carga ou a possível activação eléctrica das válvulas de controlo. Tendo isto em vista, deve notar-se que o tanque de pressão não é mantido absolutamente a uma pressão de 0 bar, ou seja à pressão atmosférica. Em alguns casos podem prevalecer pressões de, por exemplo, 2 a 6 bar. No caso de um fluido hidráulico frio, pode existir uma dependência de temperatura, pelo que a pressão pode atingir cerca de 10 bar. Contudo, uma tal influência é mantida afastada da ligação do sinal de verificação de carga por uma válvula de segurança no tubo de tanque auxiliar.
Em alternativa, ou como acréscimo, o tubo de tanque auxiliar numa forma de realização preferida pode compreender a sua própria ligação ao tanque de pressão, que é separada da válvula de segurança. Assim, as flutuações de pressão, que podem ocorrer na saída da válvula de segurança em condições adversas, deixam de poder ser transferidas para o tubo de tanque auxiliar. Quando o referido tubo de tanque auxiliar tem a sua própria ligação ao tanque, a válvula de segurança deixa de ser necessária em todos os casos.
É especialmente vantajoso dispor a válvula de controlo num bloco de válvulas possuindo um tubo de tanque auxiliar directo próximo do tubo de tanque principal. Normalmente, vários blocos de válvulas são dispostos próximos uns dos outros e com flanges em conjunto lado a lado, pelo que os tubos correspondentes passam através de todos os blocos de válvulas. Este é especialmente o caso no tubo de pressão, que é muitas vezes também chamado o tubo da bomba, no tubo do tanque, no tubo de verificação de carga e, como neste caso, no tubo de tanque auxiliar. Neste caso, será suficiente apenas uma única válvula de segurança, contudo, é assegurado que a pressão que aparece antes da válvula de segurança deixa de influenciar o sinal de verificação de carga.
De preferência, uma válvula de reabastecimento é instalada entre o tubo de tanque e o órgão consumidor. Esta válvula de reabastecimento permite que o fluido hidráulico seja decantado de uma câmara de trabalho do órgão consumidor hidráulico para a outra, na ocorrência de forças exteriores. Nesta ligação, contudo, a válvula de segurança assegura que este fluido hidráulico não refluirá para o tanque.
Em seguida, a invenção é descrita na base de uma forma de realização preferida de acordo com as figuras em que os desenhos representam:
A figura 1 representa uma primeira forma de realização de um sistema hidráulico, e
A figura- 2 representa uma segunda forma de realização de um sistema hidráulico.
Um sistema hidráulico 1 tem uma fonte de pressão controlada constituída por uma bomba 2 e uma válvula de controlo de pressão 3 colocada depois da bomba. A bomba 2 retira fluido hidráulico de um tanque 4 e fornece-o através da tubagem da bomba 5, dividindo-se entre a bomba 2 e a válvula de controlo de pressão 3 em pelo menos duas secções de trabalho 6,
7.
A secção de trabalho 6 tem um órgão consumidor hidráulico 8, neste caso um servo-motor. 0 órgão consumidor hidráulico é ligado às ligações de trabalho de uma válvula proporcional 9.
Através de um ramo do tubo da bomba, a válvula proporcional 9 é ligada ao tubo da bomba 5. Além disso, a válvula proporcional tem duas ligações ao tanque 11, 12 que são ligadas com um tubo 14 através' do ramo do tubo de tanque 13. Entre o ramo do tubo de tanque 13 e cada ligação de trabalho A, B da válvula proporcional 9 é colocada uma válvula de reabastecimento 15, 16.
A válvula proporcional 9 tem duas ligações de sinal de verificação de carga 19, 20. Quando a válvula proporcional 9 não está na posição neutra, mas está a fornecer fluido hidráulico ao órgão consumidor 8, uma das ligações do sinal de verificação de carga 19, 20 é ligada à ligação de trabalho A, B, que é ligada com a ligação da bomba 10. Então, esta pressão é transmitida a um tubo de sinal de verificação de carga (tubo VC) através de uma válvula de conversão 21, que transmite sempre as pressões mais elevadas nas suas entradas, sendo o tubo VC ligado a uma entrada de controlo da válvula de controlo de pressão 3. Assim, é sempre possível controlar a pressão no tubo da bomba 5 dependente da pressão exigida.
Na posição neutra, as duas ligações de sinal de verificação de carga 19, 2 0 são ligadas com um tubo de tanque auxiliar 23.
Independentemente de ter um órgão consumidor diferente 18, a secção de trabalho 7 tem exactamente a mesma forma de realização. As partes correspondentes às da secção de trabalho 6 são, portanto, providas com números de referência cruzados. Assim, as ligações de trabalho A, B da secção de trabalho 6 correspondem às ligações de trabalho C, D da secção de trabalho
7.
tubo de tanque 14, que se prolonga através de todas as secções 6, 7, é ligado a uma entrada de uma válvula de contrapressão 17, cuja saída é ligada a uma ligação de tanque T.
A secção de trabalho 6 tem um bloco de válvulas 24. A secção de trabalho 7 tem um bloco de válvulas 25. Um bloco de alimentação 26 é colocado sobre o bloco de válvulas 24. 0 bloco de válvulas 24 é colocado conjuntamente sobre o bloco de válvulas 25 e um bloco terminal 27 é colocado sobre o outro extremo do bloco de válvulas 25. É evidente que podem ser instaladas mais do que as duas secções de trabalho 6, 7. Os blocos de válvulas 24, 25, o bloco de alimentação 26 e o bloco terminal 27 devem ser aqui considerados como funcionais. É evidente que todos os blocos podem também ser colocados numa base comum, tendo como resultado um monobloco. Assim, as válvulas das várias secções de trabalho podem ser colocadas no mesmo bloco. Naturalmente, este processo permite também que mais do que um destes monoblocos sejam ligados, isto é, dois destes monoblocos, cada um com quatro válvulas (correspondentes a quatro secções de trabalho), podem ser construídos conjuntamente, constituindo uma secção com oito válvulas.
tubo de tanque auxiliar 23 é conduzido através do bloco de alimentação 2 6 com uma secção de tubo 29. Assim, ele ultrapassa a válvula de contrapressão 17, ou seja, dirige-se da válvula de para o tanque 4 em conjunto com a saida contrapressão 17.
Para manter as interferências, que podem ocorrer na saida da válvula de contrapressão 17, longe do tubo de tanque auxiliar 23, uma válvula de segurança 28 é colocada na secção do tubo 29 do tubo de tanque auxiliar 23 para o tanque T. Esta válvula de segurança 28 abre na direcção do bloco de alimentação 26. Pode também ser colocada no bloco de alimentação 26.
Quando por exemplo o órgão consumidor hidráulico 18, realizado como uma unidade pistão-cilindro, é carregado com uma força exterior F, pela qual o pistão no desenho será deslocado para a direita, a pressão na ligação de trabalho D aumenta e a pressão na ligação de trabalho C diminui. Quando então a válvula proporcional abre como consequência, o fluido hidráulico circula através da ligação de trabalho D e da ligação de tanque 11' para o tubo de tanque 14. Devido à válvula de contrapressão 17, cresce aqui uma pressão, que será finalmente suficientemente alta para abrir a válvula de reabastecimento 15' . Assim, o fluido hidráulico deslocado da câmara de trabalho ligada com a secção de trabalho D pode fluir para a outra câmara de trabalho do órgão consumidor 18 através da ligação de trabalho C. Contudo, não haverá subida simultânea da pressão na ligação de sinal de verificação de carga 19' ou 20'. Como não há ligação entre o tubo de ligação 14 e a ligação de verificação de carga 19, 20 na válvula proporcional 9 da primeira secção de trabalho 6, não haverá também aqui qualquer influência no sinal de verificação de carga. Por esse motivo, as fontes de pressão 2, 3 não são activadas, isto é, a sua pressão não é aumentada nesta forma de realização. O reabastecimento do órgão consumidor 18 pode ter lugar à baixa pressão correspondente.
Como de costume, o tubo de bomba 5 e o tubo de tanque 14 são directos para todos os blocos de válvulas 24, 25 dispostos junto um do outro. Neste caso, o tubo de tanque 23, 23' dos dois blocos de válvulas 24, 25 circulam num tubo de tanque auxiliar 23'', que é também directo para todos os blocos de válvulas 24, 25, isto é, para todas as secções de trabalho 6,
7.
Por razões de clareza, a transição entre o bloco de válvulas da esquerda 24 e o bloco de alimentação 26 é feita de maneira que o tubo de tanque auxiliar 23'' não se dirige directamente através do bloco de alimentação 26 mas é ligado com o tanque T através de um tubo 29 existente no bloco de alimentação 26. Contudo, é, evidentemente, também possível deixar o tubo de tanque 23' dirigir-se directamente através do bloco de alimentação 26.
A figura 2 mostra uma forma de realização modificada do sistema hidráulico 1' . Partes iguais têm os mesmos números de referência.
que foi alterado, contudo, foi o facto do tubo 29' deixar de ser conduzido à saída da válvula de contrapressão 17. Pelo contrário, é conduzido ao tanque 4 através de uma ligação ao tanque auxiliar TH, isto é, tem uma ligação ao tanque separada. Com esta forma de realização, a válvula de segurança 28 pode ser dispensada. Contudo, pode ser também instalada como uma característica adicional.
A forma de realização, na qual o tubo de tanque auxiliar
29' deixa de ser conduzido à saída T, tem a vantagem de aqui existir uma verdadeira separação entre a válvula de contrapressão e o sinal de verificação de carga.
Normalmente, constitui um esforço considerável manter as válvulas de segurança firmes. Contudo, desde que algum fluido pode passar na válvula de segurança 28, a influência no sinal de verificação de carga não pode ser evitada. A forma de realização de acordo com a figura 2 possui, contudo, a vantagem de, utilizando uma bomba com uma saída constante de deslocamento, permitir poupança de energia quando inactiva, uma vez que esta forma de realização evita completamente que se desenvolva uma pressão no sistema do sinal de verificação de carga.

Claims (5)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema hidráulico (1) com uma fonte de pressão (2, 3) controlável por meio de um sinal de verificação de carga, um tanque de pressão (4), pelo menos duas secções de trabalho (6, 7), cada uma tendo um órgão consumidor hidráulico (8, 18) e uma válvula de controlo (9, 9') com um sinal de verificação de carga e, pelo menos, uma válvula de contrapressão (17) colocada num tubo de tanque entre a válvula de controlo (9, 9') e o tanque de pressão (4), caracterizado por a ligação do sinal de verificação de carga (19, 20; 19', 20') na posição neutra da válvula de controlo (9, 9') estar ligada ao tanque de pressão (4) através de um tubo de tanque auxiliar (23, 23', 23''; 29, 29') ultrapassando a válvula de contrapressão (17).
  2. 2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o tubo de tanque auxiliar (23, 29) ter uma válvula de segurança (28) fechando na direcção da válvula de controlo (9) .
  3. 3. Sistema de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado por o tubo de tanque auxiliar (29') ter a sua própria ligação ao tanque de pressão (TH), que é separada da válvula de contrapressão (17).
  4. 4. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a válvula de controlo (9, 9') estar colocada num bloco de válvulas (24, 25), tendo um tubo de tanque auxiliar directo (23'' ) próximo do tubo de tanque directo (14).
  5. 5. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a disposição da válvula de reabastecimento (15, 16; 15', 16') ser realizada entre o tubo de tanque (14) e o órgão consumidor (8, 18).
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