ES2262091T3

ES2262091T3 - Dispositivo de valvula.

Info

Publication number: ES2262091T3
Application number: ES04100627T
Authority: ES
Inventors: Marcus Bitter; David Price; Marlin Onnen; Steffen Schlemmer
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2024-02-17
Also published as: DE10307346A1; US20040221714A1; DE502004000729D1; CA2457980A1; EP1450048B1; CA2457980C; EP1450048A1; US7104181B2

Abstract

Disposición hidráulica con un cilindro (26) hidráulico, que posee una primera cámara (28) y una segunda cámara (30) y una disposición de válvula, en la que la disposición de válvula posee una válvula (12) de mando comunica a elección la primera y la segunda cámara (28, 30) del cilindro (26) hidráulico a través de una primera y de una segunda tubería (22, 24) de alimentación, con una fuente (18) de presión hidráulica o con un depósito (20), con una primera válvula (50) de conexión, que gobierna el caudal en una tubería hidráulica, que se extiende entre la primera cámara (28) y el depósito (20) y que se abre debido a una señal de conexión, con una segunda válvula (66) de conexión, que gobierna el caudal en una segunda tubería (46) hidráulica, que se extiende entre la segunda cámara (30) y el depósito (20) y que abre, debido a la señal de conexión, en paralelo con la primera válvula (50) de conexión, siendo posible ajustar por medio de la apertura de las válvulas (50, 66) de conexión una posición de flotación en la que la primera cámara (28) y la segunda cámara (30) comunican de manera directa o indirecta entre sí a través del depósito (20) y que comprende una disposición (32) de válvula de sustentación de la carga, que posee una válvula (34) de bloqueo, que se halla en una posición de cierre a consecuencia de la fuerza de un resorte y que, en función de la presión en la segunda tubería (24) de alimentación, se abre y una válvula (36) de retroceso dispuesta en paralelo con la válvula (34) de bloqueo, abriendo la válvula (36) de retroceso en la dirección hacia el cilindro (26) hidráulico, caracterizada porque la disposición de válvula posee un dispositivo (52) de válvula dispuesto en la primera tubería (46) hidráulica y que gobierna en función del caudal volumétrico.

Description

Disposición de válvula.

El invento se refiere a una disposición hidráulica con un cilindro hidráulico, que posee una primera cámara y una segunda cámara y una disposición de válvula, en la que la disposición de válvula comunica a elección la primera y la segunda cámara del cilindro hidráulico a través de una primera y de una segunda tubería de alimentación, con una fuente de presión hidráulica o con un depósito, con una primera válvula de conexión, que gobierna el caudal en una tubería hidráulica, que se extiende entre la primera cámara y el depósito y que se abre debido a una señal de conexión, con una segunda válvula de conexión, que gobierna el caudal en una segunda tubería hidráulica, que se extiende entre la segunda cámara y el depósito y que abre, debido a la señal de conexión, en paralelo con la primera válvula de conexión, siendo posible ajustar por medio de la apertura de las válvulas de conexión una posición de flotación en la que la primera cámara y la segunda cámara comunican de manera directa o indirecta entre sí a través del depósito y que comprende una disposición de válvula de sustentación de la carga, que posee una válvula de bloqueo, que se halla en una posición de cierre a consecuencia de la fuerza de un resorte y que, en función de la presión en la segunda tubería de alimentación, se abre y una válvula de retroceso dispuesta en paralelo con la válvula de bloqueo, abriendo la válvula de retroceso en la dirección hacia el cilindro hidráulico.

Las disposiciones de válvula con posiciones de flotación implementadas con las que se hace posible el movimiento libre de un receptor hidráulico son conocidas en el estado de la técnica. Para ello se comunican los dos lados de conexión del receptor hidráulico tanto entre sí, como también, con una presión baja, respectivamente sin presión, con un depósito o recipiente hidráulico. Las disposiciones de válvula de esta clase hallan aplicaciones en vehículos de construcción, respectivamente con cargadores, en los que, por medio de un cilindro de elevación se puede levantar, respectivamente descender un a pluma o un brazo de carga. La función de la posición de flotación es, por ejemplo, necesaria para que, con independencia de la posición y de la situación del vehículo, sea posible, que un útil dispuesto en la pluma, respectivamente el brazo de carga pueda seguir el contorno del suelo de manera fiel a este contorno. En este caso, el útil es presionado contra el suelo únicamente por la fuerza de la gravedad. Las disposiciones de válvula de esta clase no poseen válvulas de sustentación de la carga, que, por razones de seguridad impiden o retardan considerablemente el descenso no intencionado de la pluma, respectivamente del brazo de carga, cuando se producen fugas en la conexión entre el cilindro y la válvula de mando. Dado que para abrir, respectivamente puentear la válvula de sustentación de la carga se necesita una presión de mando, no se conoce una solución para combinar una válvula de sustentación de la carga con una posición de flotación en la que se produzca un estado sin presión del receptor hidráulico y no se pueda generar, por ello, una presión de mando.

El documento DE 101 49 787 A1 divulga una disposición de válvula con posición de flotación para el mando de un receptor con doble efecto, en la que una válvula es llevada a una posición de paso y se puede realizar una posición de flotación por medio de una disposición de válvula conectada por presión. A través de los cantos de mando de la válvula de mando se crea un estrangulamiento, debiendo ser evitadas de maneras eficaz las variaciones de la velocidad del movimiento del receptor en la transición a la posición de flotación. Aquí resulta desfavorable, que el estrangulamiento se produzca a través de un mando de la presión, con construcción cara y alimentado por medio de una bomba, con lo que resulta una gran inercia de mando y se pueden producir, con una carga elevada, movimientos descendentes no deseados, respectivamente no controlados en la conmutación hacia la posición de flotación a pesar del estrangulamiento. Además, la disposición de válvula no contiene una válvula de sustentación de la carga para asegurar el funcionamiento hidráulico del receptor.

El documento DE 100 06 908 A1 divulga una unidad hidráulica de émbolo y cilindro para máquinas de carga agrícolas con una válvula de sustentación de la carga en la que se alcanza una posición de trabajo en la que se puede ajustar una presión constante en la cámara del cilindro del lado del émbolo. Una pluma, respectivamente un útil montado en ella puede apoyar con ello en el suelo siempre con una fuerza de apoyo elegida previamente. Se alcanza esta posición de trabajo por el hecho de que las cámaras de presión de la unidad de embolo y cilindro se comunican entre sí produciéndose a través de una válvula de regulación de la presión un equilibrio de presión entre las dos cámaras de presión. Si la presión desciende por debajo de un valor preestablecido, se cierra la válvula de regulación de la presión. En este caso sólo es posible una posición de flotación, cuando el valor previamente elegido es cero, de manera, que no se produzca una regulación de la presión. Entonces surge el inconveniente de que al conmutar bajo carga, la pluma, respectivamente el útil descendería de manera no controlada.

El documento DD 205 471 divulga una disposición hidráulica de conexión con la que se puede establecer, según deseo del conductor, una posición de flotación por el hecho de que las cámaras de un cilindro se conectan por medio de una válvula de 2/3 vías con un depósito. A través de una válvula de retroceso y de estrangulamiento se garantiza una salida estrangulada en el lado de presión del cilindro, tanto en la posición de estrangulamiento, como también en la posición de flotación. El inconveniente es que al conmutar a la posición de flotación bajo carga la sección transversal constante del estrangulamiento prevista para el estado de funcionamiento no se puede gobernar de manera controlada el descenso del lado de presión. Además, una válvula de retroceso y de estrangulamiento no es una válvula de sustentación de la carga, que pueda impedir el descenso no deseado en la posición de funcionamiento.

El documento JP 09 317706 A divulga una disposición hidráulica con una disposición de válvula en la que se prevé una válvula de sustentación de la carga, que puede ser repuesta, unida con una primera cámara de un cilindro hidráulico para evitar, que el cilindro hidráulico sometido a la carga pueda descender de manera no deseada. La disposición de válvula comprende, además, un dispositivo de ajuste especial para el mando de un flujo hidráulico, que de lugar a la reposición de la válvula de sustentación de la carga. El inconveniente es que la disposición hidráulica divulgada en el documento JP 09 317706 A es cara
desde el punto de vista de la construcción y que no prevé una comunicación de la válvula de sustentación de la carga con la segunda cámara con la que resulta posible la activación de la válvula de sustentación de la carga sometiendo a una presión la segunda
cámara.

El objeto en el que se basa el invento reside en divulgar una disposición de válvula de la clase mencionada más arriba con la que se puedan superar los problemas mencionados en lo que antecede. En especial se debe proponer una disposición de válvula con la que sea realizable una posición de flotación y en la que, al conmutar de la posición de funcionamiento a la posición de flotación, pueda tener lugar un descenso, respectivamente sustentación controlada del lado de presión. Otro objeto del invento es combinar la disposición de válvula de manera eficaz con una válvula de sustentación de la carga para una posición de funcionamiento.

El problema se soluciona según el invento con la doctrina de la reivindicación 1. Otras configuraciones y perfeccionamientos ventajosos del invento se desprenden de las reivindicaciones subordinadas.

Una disposición de válvula de la clase mencionada más arriba se provee, según el invento, de un dispositivo de válvula dispuesto en la primera tubería hidráulica, que gobierna en función del caudal volumétrico. El mando en función del caudal volumétrico tiene la ventaja, de que, con independencia de la presión hidráulica en la tubería hidráulica, se puede controlar el caudal volumétrico, de manera, que, tanto con una carga hidráulica pequeña, como con una carga hidráulica grande, sólo pasa por la tubería hidráulica un determinado caudal, con lo que se brinda una función de seguridad. Si por ejemplo, mientras se somete a una presión la primera cámara del cilindro hidráulico, se lleva la disposición de válvula a la posición de flotación por el hecho de que por medio de una señal de conexión se mantiene la válvula de conexión en la posición de paso, la disposición de válvula se encarga el dispositivo de válvula, que gobierna en función del caudal volumétrico, de que, con independencia del valor de la presión, el caudal sólo pueda variar entre determinados límites, respectivamente de que no se rebasa un determinado valor.

El dispositivo de válvula contiene en una configuración preferida del invento un medio de ajuste, que varía el orificio de paso, por ejemplo una válvula de compuerta o un elemento de cierre sometido, por un lado a una presión de la primera cámara y, por otro, a una presión del depósito así como eventualmente a la fuerza de un resorte. En función de una diferencia de presión entre los dos lados de paso, que resulta correspondientemente de un caudal volumétrico reinante, varía, respectivamente se cierra el orificio de paso del medio de ajuste.

El dispositivo de válvula contiene en una configuración especialmente preferida del invento medios, que con un gradiente de presión ascendente (descendente) reducen (aumentan) la sección transversal de paso por medio del dispositivo de válvula. Esto tiene la ventaja de que, cuando el caudal volumétrico aumenta a consecuencia de una presión creciente en la tubería hidráulica, también aumenta el gradiente de presión entre el lado de entrada de la circulación y el lado de salida de la circulación. Al mismo tiempo se reduce entonces la sección transversal de paso por medio del dispositivo de válvula, de manera, que vuelve a descender el gradiente de presión. Como consecuencia del gradiente de presión decreciente se reduce nuevamente la sección transversal de paso del dispositivo de válvula, de manera, que se produce un estado de mando, respectivamente de regulación, que mantiene el caudal volumétrico ampliamente constante, respectivamente entre determinados límites en presencia de un gradiente de presión.

El dispositivo de válvula contiene en una configuración especialmente preferida del invento una válvula de regulación de la corriente, que varía el caudal volumétrico en función de la corriente y lo limita a un valor máximo prefijable. Estas válvulas de regulación de la circulación son ofrecidas por ejemplo por la firma "HYDAC International". Una descripción precisa puede ser consultada en DIN-ISO 1219. Una válvula de regulación de la circulación dispone de un regulador de la presión diferencial, que, a través de un émbolo de regulación, un resorte de compresión, un diafragma de regulación y un tornillo de ajuste para el ajuste de la diferencia de presión de regulación, gobierna, respectivamente regula el caudal. Con un caudal volumétrico creciente, respectivamente un caudal creciente, es decir con un gradiente de presión cada vez mayor se reduce la sección transversal del diafragma de regulación, de acuerdo con el gradiente de presión mayor, hasta que se produzca nuevamente un equilibrio de fuerzas. Con la regulación continua del regulador de la presión diferencial, de acuerdo con el gradiente de presión existente, se obtiene un caudal volumétrico constante en un sentido de regulación, correspondiéndose el sentido de regulación con preferencia con el sentido de salida del líquido hidráulico de la cámara, sometida a una presión alta, del cilindro hidráulico, con preferencia con el lado de elevación del cilindro hidráulico en la dirección hacia el depósito. La válvula puede ser recorrida de manera no controlada en el sentido contrario. Una válvula de esta clase tiene la ventaja de que incluso con una carga de presión extremadamente alta se obtiene siempre un caudal volumétrico correspondiente a la presión diferencial de regulación, siendo posible prefijar la presión diferencial de regulación con el tornillo de ajuste. La consecuencia de ello es que al conmutar de la posición de funcionamiento a la posición de flotación bajo carga tiene lugar una reducción controlada de la presión ampliamente independiente del valor de la presión reinante y con ello se crea un dispositivo de seguridad durante la conmutación a la posición de flotación.

El dispositivo de válvula contiene en una configuración especialmente preferida del invento una válvula de retroceso dispuesta en paralelo con la válvula de regulación del caudal, que se abre en el sentido de la primera cámara. Con ello se garantiza, que el líquido hidráulico, que fluye en el sentido hacia el depósito, sea obligado a fluir a través de la válvula de regulación del caudal y sale, por lo tanto de manera controlada, de la cámara sometida a una presión alta, mientras que la entrada desde el sentido contrario puede tener lugar sin impedimentos.

El dispositivo de válvula contiene en otra ejecución preferida del invento medios, que, al rebasar un gradiente de presión prefijado reducen, respectivamente interrumpen el caudal volumétrico. Con ello se garantiza, que al alcanzar un caudal volumétrico, que provoque el gradiente de presión prefijable, se interrumpa la comunicación, de manera, que se mantiene la presión en la primera cámara sometida a una presión alta, respectivamente en la primera tubería hidráulica. Si desciende nuevamente la presión, se restablece nuevamente la comunicación en el momento en el que se alcanza el gradiente de presión prefijable, respectivamente se forme un caudal volumétrico, que de lugar a un gradiente de presión menor o igual al gradiente de presión prefijable.

El dispositivo de válvula contiene en una configuración preferida del invento una válvula de seguridad contra rotura de tuberías, que se cierra al alcanzar, respectivamente rebasar un gradiente de presión prefijable, respectivamente se abre al rebasar hacia abajo el gradiente de presión prefijable. Estas válvulas de seguridad contra rotura de tuberías son ofrecidas por ejemplo por la firma "HYDAC International" y se describen con detalle en el folleto "HYDAC INTERNATIONAL - FLUTEC Rohrbruchsicherungen RBE". Los seguros contra rotura de tuberías "Flutec" son válvulas con asiento plano, que conectan en función del caudal volumétrico y que evitan los movimientos no permitidos o no controlados de un receptor sometido a una carga. Una válvula de seguridad contra rotura de tuberías posee un elemento de cierre, por ejemplo un émbolo de cierre con forma de una válvula de platillo, que en el estado de funcionamiento normal posee una posición de conexión abierta. El elemento de cierre es mantenido en el estado abierto, con preferencia, por medio de un resorte, siempre que la fuerza del resorte sea mayor que la fuerza ejercida sobre el elemento de cierre, respectivamente la superficie del platillo de la válvula de platillo por la resistencia de paso al ser recorrido por una circulación. La válvula permanece abierta y el fluido puede pasar por ella en los dos sentidos. Si el caudal volumétrico reinante rebasa al pasar por la válvula en un sentido prefijable el valor máximo admisible definido por el gradiente de presión prefijable, se supera con el aumento de la resistencia de paso la fuerza del resorte y el elemento de cierre es presionado bruscamente contra el asiento de la válvula, de manera que se interrumpe el paso de fluido. La válvula abre automáticamente en el momento en el que se produzca un equilibrio de presión y la fuerza de la presión delante de la válvula rebase por abajo la fuerza formada por la fuerza del resorte y la fuerza de la presión detrás de la válvula.

El dispositivo de válvula contiene en una configuración preferida del invento un estrangulamiento o diafragma dispuesto en paralelo con la válvula de seguridad contra rotura de tuberías, que, estando cerrada la válvula de seguridad contra rotura de tuberías, permite un caudal volumétrico reducido. Con ello se garantiza, que siempre se deja pasar una determinada parte del caudal volumétrico, de manera, que la presión delante de la válvula no puede seguir aumentando. El estrangulamiento, respectivamente el diafragma puede estar dispuesto en una tubería de bypass en paralelo con la válvula de seguridad contra rotura de tuberías o estar conformado directamente en forma de un taladro en la válvula de seguridad contra rotura de tuberías, en especial directamente en la válvula de platillo. Con caudales volumétricos grandes se garantiza así, que, con el cierre de la válvula de seguridad contra rotura de tuberías, es retenida una gran parte del caudal volumétrico y que sólo una pequeña parte del líquido hidráulico pasa a través del estrangulamiento, de manera, que en conjunto se obtiene una reducción controlada de la presión al conmutar a la posición de flotación.

La válvula de mando une, en otra configuración del invento, una segunda cámara del cilindro hidráulico, a elección a través de una segunda tubería de alimentación, con la fuente de presión hidráulica o el depósito. Con ello se pueden someter a una presión las dos cámaras de un cilindro hidráulico de doble efecto, lo que hace posible un vaciado acelerado de las cámaras y con ello la extensión y la retracción de un émbolo del cilindro hidráulico con intervalos más pequeños. Con preferencia se prevé una segunda válvula de conexión, que gobierne el caudal en una segunda tubería hidráulica, que se extiende entre la segunda cámara y el depósito y que, debido a una señal de conexión, se abre en paralelo con la primera válvula de conexión, con lo que se puede ajustar una posición de flotación en la que la primera cámara y la segunda cámara comunican entre sí de manera directa o indirecta a través del depósito. El cilindro hidráulico puede ser llevado de esta manera desde cualquier posición de funcionamiento a una posición de flotación, respectivamente puede ser llevado de nuevo inmediatamente a la posición de trabajo sin una pérdida de presión digna de mención en el caso de una conmutación errónea a la posición de flotación.

La primera y/o la segunda tubería de alimentación contiene, en otra configuración del invento, una disposición de válvula de sustentación de la carga. Las disposiciones de válvula de sustentación de la carga forman parte del estado de la técnica y en la mayoría de las modernas disposiciones de válvula se montan en las tuberías de alimentación como elemento de seguridad para evitar una caída no deseada de la presión en el receptor, respectivamente en el cilindro hidráulico. Si se producen fugas, tanto en la válvula de mando como en las tuberías de unión o en las juntas, etc., se pueden producir, en especial bajo carga, pérdidas de presión rápidas en las cámaras hidráulicas del cilindro hidráulico, lo que representa nuevamente un riesgo de seguridad. Para evitar las pérdidas de presión bajo carga se posicionan las disposiciones de válvula de sustentación de la carga en lo posible en la proximidad del cilindro hidráulico, de manera, que entre el cilindro hidráulico y la disposición de válvula de sustentación de la carga se hallen la menor cantidad posible de componentes, que puedan dar lugar a fugas. Estas disposiciones de válvula de sustentación de la carga se hallan usualmente de manera directa en el cilindro hidráulico y forman pare de este módulo, de manera, que no es preciso utilizar componentes fácilmente dañables, como por ejemplo mangueras. Además, las disposiciones de válvula de sustentación de la carga hacen posible una estanqueidad, que, bajo carga, evita incluso las pérdidas de presión más pequeñas durante un tiempo grande. Se logra una variación intencionada de la presión, cuando las disposiciones de válvula de sustentación de la carga de esta clase se puentean o abren con circuitos
hidráulicos.

En combinación con la primera y la segunda tubería hidráulica, que, en la posición de flotación, comunica las cámaras del cilindro hidráulico con el depósito, se puede obtener de manera especialmente ventajosa, por un lado una posición de funcionamiento con disposición de válvula de sustentación de la carga integrada, pero que, por otro, también puede ser conmutada a la posición de flotación con las características de seguridad descritas de un mando controlado del caudal volumétrico.

Como disposición de válvula de sustentación de la carga se utilizan por ejemplo seguros contra rotura de tuberías, que comprenden diferentes componentes, como por ejemplo válvulas de frenado del descenso, válvulas de retroceso, que pueden ser desbloqueadas hidráulicamente, válvulas "Overcenter" o análogos.

La disposición de válvula de sustentación de la carga contiene en una configuración especialmente preferida del invento una válvula de bloqueo, por ejemplo una válvula de retroceso, que puede ser desbloqueada hidráulicamente, que se halla en una posición de cierre y que se abre en función de la presión de la primera o de la segunda tubería de alimentación. Además, en paralelo con la válvula de bloqueo contiene una válvula de retroceso adicional, abriendo esta válvula de retroceso adicional en el sentido hacia el cilindro hidráulico. La disposición de válvula de sustentación de la carga se dispone con preferencia en el lado de elevación del cilindro hidráulico, es decir en el lado de presión, relevante usualmente para la seguridad, del cilindro hidráulico en el que se generará una presión de funcionamiento elevada a causa de la carga. A través de la correspondiente tubería de alimentación se puede llenar con la bomba la primera cámara del cilindro hidráulico. La válvula de retroceso impide en este caso de manera eficaz el escape de líquido hidráulico de esta cámara llena. Una primera tubería de presión une la segunda tubería de alimentación con la válvula de bloqueo. Si se quiere vaciar la cámara, se llena la segunda cámara a través de la segunda tubería de alimentación, con lo que se genera una presión en la segunda tubería de alimentación, que lleva la válvula de bloqueo a través de la primera tubería de presión de la posición de cierre a una posición de paso. El líquido hidráulico puede fluir ahora de la primera cámara hacia el depósito. En el momento en el que se reduce la presión en la segunda tubería de alimentación, por ejemplo por conmutación a otra posición de funcionamiento, la válvula de bloqueo adopta nuevamente la posición de cierre. Además, en el lado del cilindro hidráulico se prevé en la primera tubería de alimentación una segunda tubería de presión como seguro contra sobrecarga, que abre la válvula de bloqueo en condiciones de presión excesivas en el lado de elevación del cilindro hidráulico e independientemente de la posición de conexión de la válvula de mando.

La primera y la segunda válvula de conexión se construyen en una configuración preferida del invento como válvulas de asiento, que pueden ser conectadas electromagnéticamente. Con ellos se pueden excitar generando una señal eléctrica de conexión las válvulas de conexión y se pueden llevar en cualquier instante a la posición de flotación. En este caso también cabe imaginar la utilización de válvulas de conexión de otra clase, que puedan ser conectadas de manera controlada, por ejemplo, neumáticamente, hidráulicamente o también mecánicamente.

Las disposiciones de válvula representadas en las diferentes configuraciones se utilizan con preferencia para levantar y descender un cilindro hidráulico de una pluma de un vehículo de carga o de construcción, en especial de un cargador telescópico. Así por ejemplo, en el caso de un cargador telescópico se puede conmutar en cualquier posición de funcionamiento, incluso bajo carga con la pluma levantada, la posición de flotación. Una posición de flotación sin el mando del caudal volumétrico descrito daría lugar a que, al aumentar la carga, la pluma descendería de una manera más o menos no controlada, lo que representa un mayor riesgo de seguridad. Al mismo tiempo es posible aprovechar la posición de flotación, cuando se trabaja en la superficie del suelo. Además, se brinda la posibilidad de someter, con una válvula de sustentación de la carga, el cilindro hidráulico, estando levantada la pluma, a una presión en el lado de descenso, por medio de una activación correspondiente a través de la válvula de mando, de manera, que se produzca una descenso acelerado de la pluma. En todas las posiciones de funcionamiento se obtiene una conmutación segura a una posición de flotación.

Es especialmente ventajoso, que con la configuración según el invento se produzca una posición de flotación para un cargador telescópico conservando una disposición de válvula de sustentación de la carga (seguro contra rotura de tuberías) relevante para la seguridad. Además, es posible la realización de una posición de flotación, que prescinde de formas de construcción costosas, de manera, que no es preciso modificar las secciones de elevación de los bloques de válvulas principales, ya existentes en la mayoría de los casos en los cargadores telescópicos. Con ello se puede mantener pequeña la cantidad de bloques de válvulas y también se brinda la posibilidad de un equipamiento posterior, respectivamente una ampliación utilizando el mismo cilindro hidráulico con diferentes opciones. Además, también cabe imaginar otras variaciones, que combinen la función de posición de flotación, por ejemplo con una versión hidráulica de amortiguación, de manera, que partiendo de una versión básica con disposición de válvula de sustentación de la carga es posible una ampliación modular con función de posición de flotación y, además, una ampliación modular con función de amortiguación.

Por medio del dibujo, que representa dos ejemplos de ejecución del invento, se describirán y explicarán con detalle en lo que sigue el invento así como otras ventajas, perfeccionamientos y configuraciones ventajosas de invento. En el dibujo muestran:

La figura 1, un esquema de conexión de una primera disposición de válvula según el invento con válvula de regulación del caudal.

La figura 2, un esquema de conexión de una segunda disposición de válvula según el invento con una válvula de seguridad contra rotura de tuberías.

La figura 3, una vista lateral esquemática de un cargador telescópico con la disposición de válvula según el invento para la utilización en un cilindro hidráulico.

El esquema de conexión representado en la figura 1 muestra un ejemplo de ejecución de una disposición 10 de válvula para la realización de una posición de flotación. La disposición 10, de válvula comprende una válvula 12 de mando conmutable, por ejemplo una válvula de compuerta, que está unida a través de tuberías 14, 16 hidráulicas con una bomba 18 y con un depósito 20 hidráulico, siendo posible conmutar la válvula 12 de mando en tres posiciones de funcionamiento, a saber una posición de elevación, una posición neutral y una posición de descenso. La conmutación de la válvula 12 de mando se realiza con preferencia con un mando manual, pero también se puede producir de manera eléctrica, hidráulica o neumática.

La válvula de mando está unida a través de una primera y de una segunda tubería 22, 24 de alimentación con un cilindro 26 hidráulico, conduciendo la primera tubería 22 de alimentación a una primera cámara 28 del cilindro 26 hidráulico y la segunda tubería 24 a una segunda cámara 30 del cilindro 26 hidráulico. La primera cámara 28 del cilindro 26 hidráulico representa la cámara del lado del fondo del émbolo, respectivamente del lado de elevación, mientras que la segunda cámara 30 representa la cámara del lado del vástago del émbolo, respectivamente de descenso del cilindro hidráulico.

En la primera tubería 22 de alimentación se prevé una disposición 32 de válvula de sustentación de la carga. La disposición 32 de válvula de sustentación de la carga comprende una válvula 34 de bloqueo gobernada con la presión y con un resorte así como una válvula 36 de retroceso, que abre hacia el lado del cilindro hidráulico y que se dispone por medio de una tubería 38 de bypass en paralelo con la válvula 34 de bloqueo. Por medio de una primera tubería 40 de presión se establece una primera conexión de presión entre la válvula 34 de bloqueo y el ramal del lado del cilindro hidráulico de la primera tubería 22 de alimentación. A través de una segunda tubería 42 de presión se establece una segunda conexión de presión entre la válvula 34 de bloqueo y la segunda tubería 24 de alimentación. Además, el resorte 44 de ajuste mantiene la válvula 34 de bloqueo en la posición de cierre.

Una primera tubería 46 hidráulica une la primera cámara 28, respectivamente la primera tubería 22 de alimentación con el depósito 20 hidráulico, estando dispuesto el extremo 48 de la primera tubería 46 hidráulica, no conectado con el cilindro 20m hidráulico, entre la primera cámara 28 y la disposición 32 de válvula de sustentación de la carga.

En la primera tubería 46 hidráulica están dispuestos una primera válvula 50 de conexión así como un dispositivo 52 de válvula conectado en serie en la dirección hacia el cilindro 20 hidráulico. La primera válvula 50 de conexión representa una válvula de asiento, que se puede conmutar eléctricamente, que puede ser mantenida en la posición de cierre por medio de un resorte 54 de ajuste y que puede ser llevada a una posición abierta de paso por medio de la bobina 56 de imán. La válvula 50 de conexión cierra en este caso sin fugas en uno o en los dos sentidos. El dispositivo 52 de válvula contiene una válvula 58 de regulación del caudal conectada en paralelo con una válvula 60 de retroceso, abriendo la válvula 60 de retroceso en la dirección hacia el cilindro hidráulico. Aquí también es posible disponer el dispositivo 52 de válvula en la dirección hacia el cilindro 20 hidráulico delante de la válvula 50 de conexión.

Además, se prevé una segunda tubería 62 hidráulica, que une la segunda tubería 24 de alimentación con la primera tubería 46 hidráulica, estando dispuesto el punto 64 de unión con la primera tubería 46 hidráulica entre el depósito 20 hidráulico y el dispositivo 52 de válvula.

La segunda tubería 62 hidráulica contiene, además, una segunda válvula 66 de conexión, con construcción y función iguales que las de la primera válvula 50 de conexión.

Los diferentes estados de funcionamiento pueden ser activados como sigue a través de la válvula 12 de mando así como de las válvulas 50 y 66 de conexión. Como se representa en la figura 1, la válvula 12 de mando es mantenida en la posición neutral con los resortes 68, 70 de ajuste. Las válvulas 50 y 66 de conexión se hallan en una posición de cierre. Por medio de una señal de mando se extrae la válvula 12 de mando con un dispositivo 72 de accionamiento de la posición neutral y se lleva a la posición de elevación o de descenso. En este caso se puede tratar de un dispositivo 72 de accionamiento manual, eléctrico, hidráulico o neumático.

En la posición de elevación se establece la comunicación de la primera tubería 22 de alimentación con la bomba 18 y con el depósito 20 hidráulico. La bomba 18 unida con el depósito 20 hidráulico llena, a través de la primera tubería 22 de alimentación y de la válvula 36 de retroceso de la disposición 32 de sustentación de la carga (la válvula 34 de bloqueo de la disposición 32 de sustentación de la carga se halla en la posición de cierre) la primera cámara 28 del cilindro 26 hidráulico. El émbolo 74 se desplaza a consecuencia de ello en la dirección hacia la segunda cámara 30 y expulsa el aceite contenido en ella a través de la segunda tubería 24 de alimentación hacia el depósito 20 hidráulico. Si se conecta nuevamente la posición neutral, la válvula 12 de mando interrumpe la comunicación con la bomba 18 y con el depósito 20 hidráulico, de manera, que se mantiene la presión en las dos cámara 28, 30 del cilindro 26 hidráulico y se anula el movimiento del émbolo 74. El émbolo 74 se detiene.

En la posición de descenso se establecen la comunicación de la primera tubería 22 de alimentación con el depósito 20 hidráulico y la comunicación de la segunda tubería 24 de alimentación con la bomba 18. La bomba impulsa aceite hacia la segunda cámara 30 del cilindro 26 hidráulico, abriendo la presión, que se crea en la segunda tubería 24 de alimentación, la válvula 34 de bloqueo a través de la segunda tubería 42 de presión de la disposición 32 de sustentación de la carga. Al mismo tiempo se desplaza el émbolo 74 en la dirección hacia la primera cámara 28, de manera, que el aceite, que sale de la primera cámara 28 llega al depósito 20 hidráulico a través de la primera tubería 22 de alimentación y de la válvula 34 de bloqueo abierta.

La disposición 32 de válvula de sustentación de la carga asegura con ello, que el cilindro 26 hidráulico conserve en la posición neutral su posición, respectivamente que en la posición de elevación y neutral no puede escapar aceite de la primera cámara 28 sometida a presión y que en la posición de descenso, el aceite pueda salir de la primera cámara 28 a través de la válvula 34 de bloqueo abierta. Para garantizar esto debería, respectivamente es preciso, que la disposición de válvula de sustentación de la carga se disponga lógicamente como se representa en el lado de elevación del cilindro 26 hidráulico, siendo el lado de elevación el lado del cilindro 26 hidráulico en el que se genera una presión para la elevación de la carga. El lado de elevación es, en los ejemplos de ejecución aquí representados, la primera cámara 28 del cilindro 26 hidráulico, pudiendo servir también, por medio de una inversión del cilindro 26 hidráulico, la segunda cámara 30 como lado de elevación. La primera tubería 40 de presión representa un seguro contra sobrecargas, de manera, que con presiones de funcionamiento demasiado altas en la primera cámara 28 del cilindro 26 hidráulico, que se pueden producir por ejemplo debido a cargas demasiado grandes, se alcanza en la primera tubería 40 de presión una presión límite, que abre la válvula 34 de bloqueo para la reducción de la presión.

A través de las válvulas 50 y 66 de conexión se puede conmutar en cualquier posición de funcionamiento a la posición de flotación. Por medio de una señal de conexión se excitan para ello las válvulas 50 y 66 de conexión en paralelo, de manera, que las bobinas 56 magnéticas actúan contra la fuerza de los resortes 54 y se llevan las válvulas 50, 66 de la posición de cierre a la posición de paso, esencialmente al mismo tiempo. La consecuencia de ello es que la primera cámara 28 y la segunda cámara 30 se conectan, por un lado, entre sí y, por otro, con el depósito 20 hidráulico, de manera, que se pueda producir un intercambio del líquido hidráulico, respectivamente del aceite y el émbolo 74 se pueda mover flotando libremente. Si se produce una conmutación desde una posición de funcionamiento bajo carga, el aceite sale con una presión alta de la primera cámara 28 sometida a una presión, lo que da lugar a un movimiento acelerado del émbolo. Para limitar la velocidad de este movimiento del émbolo entra en acción la válvula 58 de limitación del caudal, que limita el caudal volumétrico, respectivamente gobierna y regula el paso del aceite. Si el caudal volumétrico rebasa un valor admisible, se estrecha la sección transversal de paso de la válvula 58 de regulación del caudal, de manera, que el caudal volumétrico no siga aumentando. Con ello se evitan de manera eficaz los movimientos no controlados del émbolo 74 del cilindro hidráulico. En una acción contraria de la presión en la dirección hacia la primera cámara 28, la válvula 60 de retroceso permite puentear la válvula 58 de regulación del caudal y con ello una circulación no regulada en la dirección hacia la primera cámara 28. La conmutación desde la posición de flotación a una posición de funcionamiento es posible en cualquier momento por conexión de las válvulas 50, 66 de conexión en la posición de
cierre.

Por medio de la figura 2 se describe un segundo ejemplo de ejecución. Para los componentes iguales se utilizan los mismos símbolos de referencia de la figura 1. Para el dispositivo 52 de válvula se utiliza según la figura 2 en lugar de la válvula 58 de regulación del caudal y de la válvula 60 de retroceso una válvula 76 de seguridad contra rotura de tuberías en combinación con un estrangulamiento 78 conectado en paralelo. En lugar del estrangulamiento 78 se puede utilizar también un diafragma, que produzca el mismo efecto. Si por medio de una conexión de las válvulas 50, 66 de conexión se conmuta a la posición de flotación, la válvula 76 de seguridad contra rotura de tuberías da lugar igualmente a una reducción, respectivamente limitación del caudal volumétrico en función del caudal. Si en la posición de flotación el caudal volumétrico alcanza en la primera tubería 46 hidráulica, debido a una presión demasiado alta en la primera cámara 28, un valor límite prefijable en la válvula 76 de seguridad contra rotura de tuberías, la fuerza resultante de la presión diferencial ajustada y de la fuerza del resorte, que actúa en la válvula 76 de seguridad contra rotura de tuberías, actúa contra un resorte 80 de cierre y cierra la válvula 76 de seguridad contra rotura de tuberías. El aceite, que sale de la primera cámara 28 es desviado al mismo tiempo por el estrangulamiento 78, de manera, que fluya un caudal volumétrico controlable muy reducido y sólo se permitan velocidades pequeñas del movimiento del émbolo. En este caso también es posible disponer el dispositivo 52 de válvula delante de la válvula 50 de conexión en la
dirección hacia el depósito 20 hidráulico.

En la figura 3 se representa una aplicación de los ejemplos de ejecución representados en las figuras 1 y 2. La figura 3 muestra un cargador 82 telescópico móvil con una pluma 86, extensible telescópicamente, articulada de manera giratoria en una carcasa 84, respectivamente marco del cargador 82 telescópico. Entre la pluma 86 y la carcasa 84 se dispone un cilindro 26 hidráulico para la elevación y el descenso de la pluma 86. El cilindro 26 hidráulico está articulado en este caso de manera giratoria en un primer y en un segundo punto 88, 90 de apoyo, estando articulado el lado 92 del vástago del émbolo en el segundo punto 90 de apoyo y el lado 94 del fondo del émbolo en el primer punto 88 de apoyo en la carcasa 84. Además, el depósito 20 hidráulico, la bomba 18 así como la disposición 10 de válvula están dispuestos sobre, respectivamente dentro de la carcasa 84 y están comunicados entre sí por medio de tuberías 14, 16, 46, 96 hidráulicas. Además, en la figura 3 se pueden ver las tuberías 22, 24 de alimentación entre la disposición 10 de válvula y el cilindro 26 hidráulico. Por medio de un mando no representado se generan señales de mando, respectivamente de conexión con las que se gobiernan, respectivamente conectan la válvula 12 de mando así como las válvulas 50, 66 de conexión (véanse la figura 1 y la figura 2). De acuerdo con las posiciones de funcionamiento descritas en lo que antecede se puede accionar el cilindro 26 hidráulico de tal modo, que la pluma 86 sea levantada, sustentada o descendida. Además, es posible conectar una posición de flotación, de manera, que el émbolo se pueda mover libremente y que la pluma 86 pueda ser movida de manera flotante. Con la posición de flotación se garantiza, que un útil 98 fijado a la pluma 86 y descendido hasta el suelo pueda ser desplazado por encima del suelo siguiendo el contorno del suelo. La presión de apoyo del útil 98 en el suelo es determinada en este caso esencialmente por el peso propio de la pluma 86 y del útil 98. En este caso se crea una función de seguridad por el hecho de que se puede producir un descenso de la pluma 86 bajo carga, de manera, que no se producen variaciones no deseadas y bruscas del movimiento. Si la pluma 86 se halla por ejemplo bajo carga en la posición elevada y se conecta después en la posición de flotación, la válvula 58 de regulación del caudal, respectivamente la válvula 76 de seguridad contra rotura de tuberías se encarga, en combinación con el estrangulamiento 78, de que la pluma sea descendida con una velocidad prefijable y controlable. Con esta función de seguridad realizada con la disposición 10 de válvula para una posición de flotación se puede conmutar desde cualquier posición de funcionamiento a una posición de flotación, sin que se produzcan variaciones no controladas del movimiento de la pluma 86. Además, con ello se realiza una disposición 10 de válvula con posición de flotación integrada en combinación con un dispositivo 32 de sustentación de la carga con la que también es posible el descenso sometido a una presión de la pluma 86 por medio de la conexión de la válvula 12 de mando en la posición de descenso, estando cerradas las válvulas 50, 66 de conexión.

Aunque el invento se haya descrito únicamente por medio de dos ejemplos de ejecución, se abren al técnico, a la luz de la descripción precedente así como del dibujo numerosas alternativas, modificaciones y variante de distinta clase, que caen bajo el presente invento. Así por ejemplo, la disposición de válvula también puede ser utilizada en otros vehículos, por ejemplo en excavadoras o grúas, que posean componentes accionables hidráulicamente, que deban ser elevadas, respectivamente descendidas y en los que parece lógica una posición de flotación.

Claims

1. Disposición hidráulica con un cilindro (26) hidráulico, que posee una primera cámara (28) y una segunda cámara (30) y una disposición de válvula, en la que la disposición de válvula posee una válvula (12) de mando comunica a elección la primera y la segunda cámara (28, 30) del cilindro (26) hidráulico a través de una primera y de una segunda tubería (22, 24) de alimentación, con una fuente (18) de presión hidráulica o con un depósito (20), con una primera válvula (50) de conexión, que gobierna el caudal en una tubería hidráulica, que se extiende entre la primera cámara (28) y el depósito (20) y que se abre debido a una señal de conexión, con una segunda válvula (66) de conexión, que gobierna el caudal en una segunda tubería (46) hidráulica, que se extiende entre la segunda cámara (30) y el depósito (20) y que abre, debido a la señal de conexión, en paralelo con la primera válvula (50) de conexión, siendo posible ajustar por medio de la apertura de las válvulas (50, 66) de conexión una posición de flotación en la que la primera cámara (28) y la segunda cámara (30) comunican de manera directa o indirecta entre sí a través del depósito (20) y que comprende una disposición (32) de válvula de sustentación de la carga, que posee una válvula (34) de bloqueo, que se halla en una posición de cierre a consecuencia de la fuerza de un resorte y que, en función de la presión en la segunda tubería (24) de alimentación, se abre y una válvula (36) de retroceso dispuesta en paralelo con la válvula (34) de bloqueo, abriendo la válvula (36) de retroceso en la dirección hacia el cilindro (26) hidráulico, caracterizada porque la disposición de válvula posee un dispositivo (52) de válvula dispuesto en la primera tubería (46) hidráulica y que gobierna en función del caudal volumétrico.

2. Disposición hidráulica según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo (52) de válvula contiene un medio (58, 76, 78), que modifica el orificio de paso, expuesto, por un lado, a la presión de la primera cámara (28) y, por otro a la presión del depósito (20) así como eventualmente a la fuerza de un resorte.

3. Disposición hidráulica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el dispositivo (52) de válvula contiene medios (58, 76, 78), que reducen (amplían) con un gradiente de presión creciente (disminuyente) la sección transversal de paso por medio del dispositivo (52) de válvula.

4. Disposición hidráulica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el dispositivo (52) de válvula contiene una válvula (58) de regulación del caudal, que varía el caudal volumétrico en función de la circulación y lo limita a un valor máximo prefijable.

5. Disposición hidráulica según la reivindicación 4, caracterizada porque el dispositivo (52) de válvula contiene una válvula (60) de retroceso dispuesta en paralelo con la válvula (58) de regulación del caudal, que abre en la dirección hacia la primera cámara
(28).

6. Disposición hidráulica según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el dispositivo 52 de válvula contiene medios (76, 78), que, al rebasar un gradiente de presión prefijado reducen, respectivamente interrumpen el caudal volumétrico.

7. Disposición hidráulica según la reivindicación 6, caracterizada porque el dispositivo (52) de válvula contiene una válvula (76) de seguridad contra rotura de tuberías, que se cierra al alcanzar, respectivamente rebasar un gradiente de presión prefijable, respectivamente se abre, cuando se rebasa por abajo un gradiente de presión prefijable.

8. Disposición hidráulica según la reivindicación 7, caracterizada porque el dispositivo (52) de válvula contiene un estrangulamiento (78) o un diafragma dispuesto en paralelo con la válvula (76) de seguridad contra rotura de tuberías, que permite, estando cerrada la válvula (76) de seguridad contra rotura de tuberías, un caudal volumétrico reducido.

9. Disposición hidráulica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la primera y/o la segunda válvula (50, 66) de conexión son válvulas de asiento, que se pueden conectar electromagnéticamente.

10. Disposición hidráulica según una de las reivindicaciones precedentes para su utilización en un cilindro (26) hidráulico para elevar y descender una pluma (86) de un vehículo cargador o de construcción, en especial un cargador telescópico.