ES2278832T3 - Sistema de control de valvulas. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de control de válvula hidráulica, que comprende: un orificio de entrada (P) que suministra una presión de fluido; un orificio de salida (O); un orificio de escape (T); una primera válvula (12) principal que controla la presión de fluido entre el orificio de entrada (P) y el orificio de salida (O) en el que en una posición desactivada, la presión de fluido en el orificio de entrada (P) es cortada del orificio de salida (O) y, en una posición activada, la presión de fluido en el orificio de entrada (P) es aplicada al orificio de salida (O).
Description
Sistema de control de válvulas.
La presente invención se refiere a una válvula
de control. Más concretamente, la presente invención se refiere a
una válvula de control de fluido que incluye una cámara de
sincronización para provocar que determinados elementos principales
concretos de la válvula cambien en un periodo de tiempo
predeterminado y, cuando se produce una situación anormal,
desplazarse hasta una posición de bloqueo lo cual requiere una
operación de reposición antes de que la válvula de control se ponga
de nuevo en funcionamiento.
Máquinas herramientas de diversos tipos
funcionan mediante un sistema de válvulas que interactúa con un
montaje de embrague y/o freno neumática o hidráulicamente
controlado. Por razones de seguridad, las válvulas de control que
se utilizan para hacer funcionar estas máquinas herramientas
requiere que el operador accione, esencialmente de forma
simultánea, dos contactos separados de aplicación de la señal de
control. Esta exigencia de aplicación simultánea asegura que el
operador no va a tener la mano cerca de los componentes móviles de
la máquina herramienta cuando se ha iniciado el ciclo operativo. Los
dos contactos de aplicación de la señal de control pueden estar
conectados al sistema de válvulas el cual posibilita que la presión
del aire comprimido o del fluido hidráulico sea suministrada a la
máquina herramienta para llevar a cabo su ciclo operativo.
Las normas y reglamentos de seguridad requieren
que el sistema de válvulas esté diseñado de forma que si un
componente del sistema falla, el sistema de válvulas no va a
permitir el movimiento posterior de la máquina herramienta. Así
mismo, el sistema de válvulas debe asegurar que no pueda iniciarse
un nuevo ciclo operativo de una máquina herramienta después de que
ha aparecido un fallo en un componente del sistema de válvulas.
Algunas normas de seguridad requieren también que cada elemento de
la válvula de control se someta a un ciclo de operaciones cada vez
que el montaje de embrague y freno es sometido a un nuevo ciclo.
Dicha válvula es típicamente designada como válvula de control
dinámica.
Determinados sistemas de valvulaje
electromagnético de la técnica anterior utilizados para el
funcionamiento de las máquinas herramientas cumplen estas normas de
seguridad mediante el empleo de un montaje de doble válvula. El
montaje de doble válvula incluye dos válvulas de suministro
electromagnético que están normalmente cerradas. Cada una de las
válvulas de suministro es desplazada hasta una posición abierta en
respuesta a una señal de control eléctrico. Las dos válvulas de
suministro están dispuestas en serie con respecto a la fuente de
presión de fluido o aire comprimido. El montaje de doble válvula
incluye también dos válvulas de escape que están normalmente
abiertas. Cada válvula de escape es cerrada mediante una válvula de
suministro respectiva cuando está abierta. Por consiguiente, es
necesario que las válvulas de suministro se abran simultáneamente,
porque si no el aire de suministro resultará expulsado del sistema a
través de una de las válvulas de escape. La apertura y cierre de
las unidades de válvula es controlada mediante la detección de las
presiones de aire de las unidades de válvula respectivas y a
continuación mediante la comparación de estas dos presiones. El
control y comparación de estas dos presiones se lleva a cabo
utilizando un único cilindro de aire o fluido separado en dos
cámaras por un pistón. La presión existente en cada unidad de
válvula es suministrada a una de las cámaras. Así, las presiones
desiguales existentes en las unidades de válvula provocará el
desplazamiento del pistón normalmente estático el cual a
continuación interrumpirá la señal eléctrica sobre una de las
unidades de válvula. Esta y otras disposiciones de control
electrónicas externas son costosas y requieren el diseño y el
empleo de equipos de procesamiento de señales eléctricas.
El desarrollo continuado de los sistemas de
valvulaje destinados a máquinas herramientas se ha encaminado hacia
sistemas de valvulaje más fiables, más simples y menos costosos que
no solo cumplimenten sino que sobrepasen las reglas de seguridad
vigentes hoy en día así como las que se proponen para el futuro.
La presente invención proporciona al campo
técnico un sistema de válvulas de control de acuerdo con las
reivindicaciones que opera enteramente de manera hidráulica o
neumática, eliminando de esta forma la necesidad de control
eléctrico y de los controles asociados. El sistema de válvula de
control incluye una pluralidad de válvulas que se abren y cierran
durante la activación y desactivación de las válvulas. El sistema de
válvula de control verifica el movimiento dinámico de las distintas
válvulas del sistema para asegurar el correcto funcionamiento del
sistema de válvula de control. El sistema de válvula de control se
desplaza hasta una posición de bloqueo tras la detección de un
fallo y permanece en esta posición de bloqueo hasta que se lleva a
cabo una operación de puesta a cero. Así, el funcionamiento del
montaje de control es totalmente dinámico y el sistema no necesita
basarse en la verificación de un miembro estático para asegurar su
adecuado funcionamiento.
Otras ventajas y objetivos de la presente
invención resultarán evidentes a los expertos en la materia a partir
de la descripción detallada subsecuente, de las reivindicaciones y
de los dibujos adjuntos.
En una Patente estadounidense publicada no.
3,265,089, se describe una válvula doble de tres vías en la cual,
en caso de que se produzca un fallo por rotura en el funcionamiento
de la válvula, ello automáticamente interrumpe el suministro del
medio de presión que va a ser controlado, y que consiste
esencialmente en dos válvulas de control principales de tres vías
que están dispuestas en serie una con respecto a la otra y las dos
están conectadas a la misma cámara o cilindro de presión funcional,
en dos válvulas de seguridad de tres vías, cada una de las cuales
está firmemente conectada a la válvula de control principal
asociada, y en unas válvulas auxiliares que están adaptadas para
accionar simultáneamente ambas válvulas de control principales y que
son preferentemente controladas de manera electromagnética.
Los dibujos, que forman parte integrante de la
memoria descriptiva, deben tomarse en consideración conjuntamente
con ésta, y las mismas referencias numéricas se emplean para
designar idénticos componentes en las distintas vistas:
La Fig. 1A es un diagrama de circuito
esquemático del sistema de válvula de control de la presente
invención mostrado en posición desactivada;
la Fig. 1B es una vista en sección transversal
del sistema de válvula de control de la Fig. 1A;
la Fig. 2 es un diagrama de circuito esquemático
de la válvula de control mostrada durante el periodo en el que las
válvulas piloto han cambiado hasta una posición activada y en el que
las válvulas principales todavía no han cambiado hasta su posición
activada;
la Fig. 3 es un diagrama esquemático de la
válvula de control durante el periodo en el que ambas válvulas
piloto han cambiado hasta una posición activada y una válvula
principal ha cambiado hasta una posición activada;
la Fig. 4A es un diagrama de circuito
esquemático del sistema de válvula de control de la presente
invención mostrado en una posición activada;
la Fig. 4B es una vista en sección transversal
del sistema de válvula de control de la Fig. 4A;
la Fig. 5A es un diagrama de circuito
esquemático del sistema de válvula de control de la presente
invención mostrado en una posición de bloqueo;
la Fig. 5B es una vista en sección transversal
del sistema de válvula de control de la Fig. 5A;
la Fig. 6A es un diagrama de circuito
esquemático del sistema de válvula de control de la presente
invención mostrado en posición de reposición a cero;
la Fig. 6B es una vista en sección transversal
del sistema de válvula de control de la Fig. 6A;
la Fig. 7 es un diagrama de circuito esquemático
del sistema de válvula de control de la presente invención para
operar una prensa de martillo pilón;
la Fig. 8 es un diagrama de la cámara de
sincronización de las Figs. 1 a 6;
la Fig. 9 es un dibujo de un separador para su
uso en la cámara de sincronización de la Fig. 7;
la Fig. 10 es una cámara de sincronización que
tiene unos separadores insertados con el fin de variar la
sincronización.
Con referencia ahora a los dibujos en los cuales
los mismos numerales de referencia designan las mismas o
correspondientes partes a lo largo de las distintas vistas, se
muestra en las Figs. 1 a 6 un sistema de válvula de control de
acuerdo con la presente invención que se designa genéricamente con
la referencia numeral 10. El sistema de válvula de control 10 se
muestra como un circuito de fluido esquemático. El circuito puede
ser o bien un circuito hidráulico o un circuito neumático. Pero en
adelante se describirá como un circuito hidráulico.
Con referencia a las Figs. 1A y 1B, el sistema
de válvulas de control 10 incluye una válvula principal 12 y una
válvula principal 14. Las válvulas principales 12 y 14 controlan el
flujo de fluido entre un orificio de entrada P a una presión de
entrada predeterminada, un escape T el cual es un retorno a un
tanque de un sistema de válvula de control hidráulico o de un
escape de un sistema de válvula de control neumático, y un orificio
de salida O que proporciona una presión de salida a un dispositivo
que va a ser controlado. Como se definirá con mayor detalle, cada
válvula principal 12, 14 puede desplazarse entre una posición
desactivada 16 y una posición activada 18. Con respecto a la
válvula principal 12, la válvula principal 12 adopta la posición
desactivada 16 cuando es girada hacia la izquierda y la posición
activada 18 cuando es girada hacia la derecha. Con respecto a la
válvula principal 14, la válvula principal 14 adopta la posición
desactivada 16 cuando es girada hacia la derecha y la posición
activada 18 cuando es girada hacia la izquierda. Las válvulas
principales 12 y 14 giran a la posición desactivada 16 tras la
aplicación de una presión piloto sobre una entrada piloto 10. De
modo similar, las válvulas principales 12 y 14 giran hacia la
posición desactivada tras la aplicación de una presión piloto sobre
la entrada piloto 22.
Una presión piloto es suministrada mediante un
par de válvulas piloto 24 y 26. La válvula piloto 24 está
incorporada en forma de válvula de retorno central, de tres
posiciones y de doble selenoide. La válvula piloto 26 se incorpora
en forma de válvula de dos posiciones, de selenoide único. La
válvula piloto 24 adopta una posición desactivada 28, una posición
activada 30 y una posición de puesta a cero 32. Un doble seneloide
34 desplaza la válvula piloto 24 de una posición central,
desactivada 28, hacia una posición activada 30 o una posición de
puesta a cero 32. La válvula piloto 26 incluye una posición
desactivada 28 y una posición activada 30. La válvula piloto 26
está normalmente en la posición desactivada 28. Tras la activación
del selenoide 36, la válvula piloto 26 es desplazada hacia la
posición activada 30.
El sistema de válvula de control 10 incluye
también una cámara de sincronización 38 que se incorpora en forma
de cilindro hidráulico 40 que tiene un pistón 42 que es desplazado
en respuesta a una presión de fluido. La cámara de sincronización
38 utiliza el fluido hidráulico para cargar un pistón de
sincronización para asegurar una presión homogénea del fluido
hidráulico durante la función de sincronización descrita en la
presente memoria. Esto elimina un descenso de la presión que podría
en otro caso producirse mediante la utilización de un resorte o
acumulador de gas. Así mismo, el volumen interior de la cámara es
ajustable añadiendo unos separadores (no mostrados) en el pistón
para posibilitar que el sistema de válvula de control 10 opere a
cualquier presión concreta y produzca la diferencia de tiempo
exacta deseada para indicar un fallo. Un conmutador de presión
opcional 44 detecta la presión del sistema de válvula de control
hidráulico 10, como se describirá con mayor detalle en la presente
memoria. El conmutador de presión 44 está en comunicación eléctrica
con un mecanismo de señal (no mostrado) para señalar una situación
de fallo del sistema de control de válvula 10.
Un amortiguador de choque 108 del acumulador
está opcionalmente dispuesto en comunicación de fluido con un tubo
hacia el tanque que descarga hasta el tanque T. El tubo hacia el
tanque selectivamente experimenta la presión del sistema. Por
consiguiente, para evitar el choque a lo largo del conducto para el
tanque, el amortiguador de choque 108 posibilita la expansión del
volumen amortiguado del tubo hacia el tanque cuando la presión del
sistema es aplicada a y retirada del tubo hacia el tanque.
Preferentemente el amortiguador de choque 108 está fijado a o en
íntima proximidad con el cuerpo de válvula para absorber el choque
en mayor proximidad a la fuente. Porque el tanque fijado al tubo
para el tanque puede estar situado lejos del cuerpo de válvula. De
esta manera el amortiguador de choque 108 absorbe la expansión de
volumen antes de entrar en el paso de fluido hacia el tanque
corriente abajo del cuerpo de válvula.
El sistema de válvula de control 10 puede
opcionalmente incluir un restrictor variable 110 dispuesto entre el
orificio B de la válvula principal 12 y el orificio P de la válvula
principal 14. El restrictor 110 opera como un cierre de admisión
para posibilitar que el flujo de fluido hacia el orificio Q, para
variar el flujo de fluido entre las válvulas principales, o un paso
completamente abierto entre las válvulas principales. También
opcionalmente dispuestos están los orificios Q y R operativamente
dispuestos a ambos lados del restrictor 110. Los orificios Q y R
están adaptados para su fijación a unos mecanismos externos (no
mostrados) para operar selectivamente los mecanismos. En el caso de
empleo de los orificios Q y R, el restrictor 110 puede ser retirado
y sustituido por un elemento obturador (no mostrado) para que el
aceite fluya hasta el orificio Q, hasta un dispositivo de barro
poroso, y de nuevo hasta el orificio R. Así, el otro dispositivo de
control puede independientemente controlar el flujo de aceite, o
incluso detenerlo, sin afectar al suministro de aceite piloto que
controla el circuito del sistema de válvula 10.
Las Figs. 1A y 1B, representan el sistema de
válvula de control 10 en una posición normal, desactivada. En esta
posición, la presión de fluido de entrada suministrada por el
orificio de entrada P es aplicado directamente al orificio P de la
válvula principal 12, al orificio P1 de la válvula piloto 24, y al
orificio superior U de la cámara de sincronización 38 por medio de
un paso 50. La presión de fluido aplicada al orificio P de la
válvula principal 12 es evacuado a través del orificio C de la
válvula principal 12 y hacia el interior del orificio D de la
válvula principal 14 saliendo a través del orificio A de la válvula
principal 14. La salida de presión de fluido desde el orificio A es
introducido en los orificios P de las válvulas piloto 24, 26 y
hasta el orificio inferior L de la cámara de sincronización 38, así
como hasta el orificio de detección del conmutador de presión
44.
Con respecto a la válvula piloto 24, la presión
de entrada en el orificio P es evacuada desde el orificio A de la
válvula piloto 24 e introducido hasta la entrada piloto 20 de la
válvula principal 12 para desplazar la válvula principal 12 hasta
la posición desactivada 16. De modo similar, la presión piloto en el
orificio P de la válvula piloto 26 es evacuada desde el orificio A
de la válvula piloto 26 e introducida hasta la entrada piloto 20 de
la válvula principal 14 para desplazar la válvula principal hasta la
posición desactivada 16. La evacuación desde los orificios
respectivos A de las válvulas piloto 24, 26 es interconectada
mediante un paso 54 por medio de un restrictor 56.
Con las válvulas principales 12, 14 y las
válvulas piloto 24, 26 en las posiciones de la Fig. 1, el orificio
de salida O está conectado al tanque o al escape a través de los
orificios A y T de la válvula principal 12 y a los orificios B y
T de la válvula principal 14. También en esta posición, las entradas
piloto 22 de las válvulas principales 12, 14, están conectadas al
tanque T a través de unas conexiones internas de las válvulas
principales 12, 14 a través de los restrictores 58 y también a
través de las válvulas piloto respectivas 24, 26, mediante su flujo
a través de los orificios B y T de las válvulas piloto 24, 26 hasta
el tanque T. Los orificios B de las válvulas piloto 24, 26 están
interconectados por un paso 60 por medio de un restrictor 62.
En la configuración de las Figs. 1A y 1B, la
presión de fluido es aplicada al orificio superior U y al orificio
inferior L de la cámara de sincronización 38. El orificio inferior L
tiene un área de superficie mayor que el orificio superior U, de
forma que, si la presión piloto es aplicada igualmente al orificio
superior U y al orificio inferior L, el pistón 42 se desplazado
hacia arriba en respuesta a un diferencial de fuerza resultante,
llenando de esta forma el volumen situado por debajo del pistón 42
con fluido hidráulico. Como se describirá, este volumen será
utilizado para verificar el periodo de tiempo del desplazamiento
entre las válvulas principales 12, 14.
Con referencia a la Fig. 1B, en ella se muestra
una sección transversal de un sistema de válvula de control 10 en
la posición desactivada, de acuerdo con lo anteriormente descrito en
la presente memoria con referencia a la Fig. 1A. Las válvulas
principales 12, 14 están dispuestas a uno y otro lado de un cuerpo
de válvula de control 112 que tiene diversos pasos de fluido
descritos en la presente memoria dispuestos a su través. Tanto las
válvulas principales 12, 14 como las válvulas piloto 24, 26 están en
sus respectivas posiciones desactivadas 16, 28. Como se describió
anteriormente, con referencia a la Fig. 1A, la presión de fluido de
entrada suministrada en la entrada P es aplicada al orificio P de
la válvula principal 12 y es evacuada a través del orificio C y
hacia el interior del orificio D de la válvula principal 14 saliendo
a través del orificio A de la válvula principal 14. La salida de
presión de fluido desde el orificio A es introducida en los
orificios P de las válvulas piloto 24, 26 y en el orificio inferior
L de la cámara de sincronización 38, así como en el orificio de
detección del conmutador de presión 44.
Con respecto a la válvula piloto 24, la presión
de entrada en el orificio P es evacuada desde el orifico A de la
válvula piloto 24 e introducida en la entrada piloto 20 de la
válvula principal 12 para desplazar la válvula principal 12 hasta
la posición desactivada 16. De modo similar, la presión piloto en
el orificio P de la válvula piloto 26 es evacuada desde el orificio
A de la válvula piloto 26 e introducida en la entrada piloto 20 de
la válvula principal 14 para desplazar la válvula principal 14 hasta
la posición desactivada 16. La salida de los orificios respectivos
A de las válvulas piloto 24, 26 está interconectada mediante el
paso 54 por medio del restrictor 56. La salida O está conectada al
tanque o escape a través de los orificios A y T de la válvula
principal 12 y a los orificios B y T de la válvula principal. Las
entradas 22 de las válvulas principales 12, 14 están conectadas al
tanque T a través de unas conexiones internas de las válvulas
principales 12, 14 a través de los restrictotes 58, y también a
través de las respectivas válvulas piloto 24, 26 al fluir a través
de los orificios B y T de las válvulas piloto 24, 26 hasta el tanque
T. Los orificios B de las válvulas piloto 24, 26 están
interconectados por el paso 60 por medio del restrictor 62. La
presión de fluido es aplicada al orificio superior U y al orificio
inferior L de la cámara de sincronización 38.
Con el fin de desplazar las válvulas principales
12, 14 desde las posiciones desactivadas 16 hasta las posiciones
activadas 18, las válvulas piloto respectivas 24, 26 deben ser
desplazadas de las posiciones desactivadas 28 hasta las posiciones
activadas 30. La Fig. 2 muestra una configuración intermedia en la
que las válvulas piloto 24, 26 han sido desplazadas hasta las
posiciones activadas 30, y las válvulas principales 12, 14 no han
sido todavía desplazadas desde las posiciones desactivadas 16 hasta
las posiciones activadas 18.
Una vez que las válvulas piloto 24, 26 han sido
desplazadas hasta sus posiciones activadas 30, la presión de
entrada P es evacuada por el orificio C de la válvula principal 12
hasta el orificio D de la válvula principal 14 saliendo por el
orificio A de la válvula principal 14 hasta el paso 52. El paso 52
suministra presión de fluido a los orificios P de las válvulas
pilotos 24, 26. La presión piloto es evacuada desde los orificios
B de las válvulas piloto 24, 26. El orificio B de la válvula piloto
24 suministra una presión piloto al orificio X1 de la válvula
principal 12 y a su vez a la entrada piloto 22, iniciando de esta
forma el desplazamiento de la válvula principal 12 desde la
posición desactivada 16 hasta la posición activada 18. De modo
similar, el orificio B de la válvula piloto 26 suministra una
presión piloto al orificio X de la válvula principal 14. El
orificio X suministra una presión piloto a la entrada piloto 22, la
cual inicia el desplazamiento de la válvula principal 14 desde la
posición desactivada 16 hasta la posición activada 18.
Como se expuso anteriormente y como pudo
apreciarse en la Fig. 2, en esta configuración inicial, la presión
piloto en los orificios X1, X de las respectivas válvulas
principales 12, 14 está conectada internamente al tanque o escape T
a través del restrictor 58. El restrictor 58, sin embargo,
suministra una presión de retroceso suficiente para posibilitar que
la presión piloto desplace las válvulas principales 12, 14 desde la
posición desactivada 16 hasta la posición activada 18, siempre que
dicho desplazamiento tenga lugar dentro de un periodo de tiempo
predeterminado. Durante esta transición inicial, no se suministra
presión alguna en el orificio de salida O del sistema de válvula de
control 10, porque el orificio de salida O se conecta con el tanque
mediante los orificios A, B de las válvulas principales 12, 14.
Con referencia a la Fig. 3, una vez que una de
las válvulas principales, la válvula principal 14 se ha desplazado
hasta la posición activada 18, mientras que la válvula principal 12
tiene todavía que desplazarse hasta la posición activada 18 y
permanece en la posición desactivada 16, la cámara de sincronización
38 proporciona una presión piloto para desplazar la todavía no
activada válvula desde la posición desactivada 16 hasta la posición
activada 18. La Fig. 3 muestra las válvulas piloto 24, 26 en sus
respectivas posiciones activadas 30. La válvula principal 14 está
en la posición activada 18, mientras que la válvula principal 12
tiene todavía que desplazarse desde la posición desactivada 16.
En esta situación intermedia, el orificio A de
la válvula principal 14 no recibe fluido porque está conectada al
orificio D de la válvula principal 12, la cual está bloqueada. El
orificio A de la válvula principal 14 conecta con el orificio P de
las válvulas piloto 24. 26. Como el orificio D de la válvula
principal 12 no recibe presión de fluido, la presión de fluido a
las válvulas piloto 24, 26 está cortada. Sin embargo, la entrada de
presión de fluido en el orificio U de la cámara de sincronización 38
desplaza el pistón 42 hacia abajo, generando con ello una presión
de salida en el orificio inferior L de la cámara de sincronización
38. Esta presión de salida se aplica al orificio P de la válvula
piloto 24, la cual a su vez suministra una presión piloto al
orificio X1 de la válvula principal 12. La presión piloto en el
orificio X1 de la válvula principal 12 es suministrada a la entrada
piloto 22, desplazando de esta forma la válvula principal 12 hasta
la posición activada 18. De acuerdo con lo anteriormente descrito,
el restrictor 58 proporciona una presión hacia atrás para impedir
el completo escape en la presión piloto hasta el tanque T a través
de los orificios A y T de la válvula principal 12.
El volumen por debajo del pistón 42 de la cámara
de sincronización 38 es preferentemente seleccionado para asegurar
que las válvulas principales 12, 14 se desplacen dentro de un
periodo de tiempo predeterminado. En otras palabras, una vez que
una de las válvulas principales 12, 14 se ha desplazado, la otra
válvula de las válvulas principales 12, 14 debe desplazarse dentro
de un periodo de tiempo predeterminado. El periodo de tiempo
predeterminado se determina de acuerdo con el volumen de fluido
almacenado por debajo del pistón 42 de la cámara de sincronización
38. Si el segundo desplazamiento de la válvula principal no se
desplaza dentro de un periodo de tiempo predeterminado, el sistema
de válvula de control 10 adopta un estado de bloqueo, como se
describirá con respecto a la Fig. 5A. Como se muestra en la Fig. 3,
si la válvula principal 12 no se desplaza dentro del periodo de
tiempo predeterminado la trayectoria interior desde el orificio X1
hasta los orificios A y T de la válvula principal 12 evacuará
finalmente una cantidad suficiente de presión de fluido al
tanque.
Si las válvulas principales 12, 14 se desplazan
dentro del periodo predeterminado, el sistema de válvula de control
10 adopta una configuración normal, como se muestra en las Figs. 4A
y 4B. En una configuración normal, la presión piloto en el orificio
de entrada P es aplicada al orificio P de la válvula principal 12 y
al orificio B por medio de una conexión interna. El orificio B de
la válvula principal 12 conecta con el orificio P de la válvula
principal 14 el cual a su vez conecta con el orificio B a través de
una conexión interna. La presión en el orificio B de la válvula
principal 14 está conectada al orificio de salida O del sistema de
válvula de control 10. Esto suministra la presión de trabajo para
accionar el embrague, el freno u otro elemento de la máquina.
Volviendo a la válvula principal 12, la presión
de entrada en el orificio P es aplicada al orificio D a través de
una conexión interna. La presión de fluido en el orificio D de la
válvula principal 12 es aplicada al orificio C de la válvula
principal 14 y al orificio A de la válvula principal 14, a través de
una conexión interna. Desde el orificio A, la presión de fluido es
aplicada a los orificios P de las válvulas piloto 24, 26. Las
válvulas piloto 24, 26 proporcionan una presión de fluido a los
orificios B. Con respecto a la válvula piloto 24, la presión de
fluido en el orificio B es aplicada al orificio X1 de la válvula
principal 12, la cual a su vez proporciona una presión piloto a la
entrada piloto 22 de la válvula principal 12. De modo similar, la
presión de fluido suministrada en el orificio B de la válvula piloto
26 es aplicada al orificio X de la válvula principal 14, la cual a
su vez suministra una presión piloto a la entrada piloto 22 de la
válvula principal 14.
La presión de entrada aplicada en la entrada P
del sistema de válvula de control es también aplicada directamente
al orificio superior U de la cámara de sincronización 38. La salida
de presión en el orificio A de la válvula principal 14 es aplicada
al orificio inferior L de la cámara de sincronización. De acuerdo
con lo anteriormente descrito debido a que el orificio inferior L
tiene un área de superficie mayor, una fuerza mayor es suministrada
a la parte inferior del pistón 42 y a continuación a la parte
superior del pistón 42, desplazando con ello el pistón 42 hacia
arriba y proporcionando un volumen de fluido dentro de la cámara de
sincronización 38 para su activación de acuerdo con lo
anteriormente descrito.
También en la configuración de las Figs. 4A y 4B
las entradas piloto 20 de las entradas piloto 20 de las válvulas
principales 12, 14 se abren hasta el tanque a través de los
orificios A y T de las respectivas válvulas piloto 24, 26. Esto
impide el desplazamiento de las válvulas principales 12, 14 hasta la
posición desactivada 16.
Mientras que las Figs. 1A a 4B genéricamente
describen el funcionamiento normal del sistema de válvula de
control 10, la Fig. 5A representa una configuración que el sistema
de válvula de control 10 adopta cuando se produce una situación de
fallo. Una situación de fallo puede ocurrir por alguna razón entre
otras posibles. En particular, una de las válvulas piloto 24, 26
puede ser desplazada hasta la posición activada 30 mientras que la
otra válvula piloto 24, 26 permanece en la posición desactivada 28.
Típicamente, dicha incidencia provocará que la válvula principal
12, 14 asociada con la válvula piloto accionada se desplace hasta la
posición activada 18, mientras que la otra válvula principal 12, 14
permanece en la posición desactivada 16. Las válvulas piloto 24, 26
pueden operar de esta manera cuando el operador active únicamente
una de las dos válvulas piloto 24, 26, cuando el operador no activa
las válvulas piloto 24, 26 dentro de un periodo de tiempo
predeterminado, cuando las válvulas piloto 24, 26 son activadas
dentro de un periodo de tiempo predeterminado por el operador,
pero una de las válvulas piloto no consigue desplazarse
adecuadamente. Alternativamente, la operación análoga de las
válvulas principales 12, 14 puede provocar una situación de
fallo.
Como se muestra en las Figs. 5A y 5B, la válvula
piloto 24 está en la posición desactivada 28 y la válvula piloto 26
está en la posición activada 30. Esta configuración situará a la
válvula principal 12 en la posición desactivada 16 y desplazará la
válvula principal 14 hasta la posición activada 18. En esta
configuración, la presión de fluido de entrada suministrada en la
entrada P es aplicada al orificio P de la válvula principal 12, y
sale por el orificio C situado en la válvula principal 12 a través
de una conexión interna. La presión de fluido en el orificio C es
aplicada al orificio D de la válvula principal 14, la cual es
simplemente una conexión bloqueada. Así, no se aplica ninguna
presión piloto a ninguno de los orificios P de las válvulas piloto
24, 26.
En esta situación, las válvulas principales 12,
14 permanecen en su estado actual en el cual la válvula principal
12 está en la posición desactivada 16 y la válvula principal está en
una posición activada 18. La entrada piloto 20 de la válvula
principal 12 experimenta por tanto una presión intermedia. La
entrada piloto 22 de la válvula principal 12 se abre hasta el
tanque mediante el orificio X de la válvula principal 12 y de los
orificios B y T de la válvula piloto 24. La entrada piloto 22 de la
válvula principal 12 se abre también hasta el tanque a través del
restrictor 58 y del orificio A de la válvula principal 12. De modo
similar, la entrada piloto 20 de la válvula principal 14 se abre
hasta el tanque a través de los orificios A y T de la válvula
piloto 26. La entrada piloto 20 de la válvula principal 14 se abre
también al tanque a través del restrictor 66 y del orificio T de la
válvula principal 14. La entrada piloto 22 de la válvula principal
14 experimenta también una presión intermedia. En esta posición el
conmutador 44 es desplazado para el contacto con el orifico A3.
Una vez que el sistema de válvula de control 10
alcanza una situación de fallo, la válvula no puede ser operada
hasta que tenga lugar una puesta a cero. Hasta que se produzca dicha
puesta a cero, la válvula está bloqueada para seguir
funcionando.
Las Figs. 6A y 6B representan el sistema de
válvula de control 10 en una configuración de puesta a cero. La
puesta a cero se produce desplazando la válvula piloto 24 hasta la
posición de puesta a cero 32 lo que provoca que las válvulas
principales 12, 14 vuelvan a las posiciones desactivadas 16. El
desplazamiento de la válvula piloto 24 hasta la posición de puesta
a cero 32 suministra una presión de fluido al orificio A, a través
del orificio de entrada P1 de la válvula piloto 24. La salida desde
el orificio A de la válvula piloto 24 es aplicada a la entrada
piloto 20 a través del orificio X de la válvula principal 12 para
desplazar la válvula principal 12 hasta la posición desactivada 16.
La presión de fluido en la entrada B es también aplicada al orificio
A de la válvula piloto 26, desde el orificio P1 de la válvula
piloto 24. La presión de fluido en el orificio A de la válvula
piloto 26 es aplicada a la entrada piloto 20 de la válvula principal
14 a través del orificio X1. Esto desplaza la válvula principal 14
hasta la posición desactivada 16. La presión de fluido es también
suministrada desde el orificio P de la válvula piloto 24 hasta el
orificio inferior L de la cámara de sincronización 38 para
desplazar el pistón 42 hacia arriba venciendo la fuerza de la
presión de fluido suministrada en el orificio superior U de la
cámara de sincronización 38. Esto inicializa la cámara de
sincronización 38 para su funcionamiento también en un modo
normal.
La válvula piloto 24 proporciona una función
piloto y una función de puesta a cero. La válvula piloto 24 tiene
unos solenoides opuestos, uno para su desplazamiento hasta una
posición de puesta a cero y uno para su desplazamiento hasta una
posición de funcionamiento, cuando los solenoides de puesta a cero y
de activación son energizados, la fuerza resultante de cada
solenoide cancela la otra para mantener la válvula piloto 24 en la
posición desactivada 28. Esto proporciona un interbloqueo natural
para asegurar que la señal de puesta a cero debe ser suprimida y
que la señal RUW debe ser suprimida para inicializar la válvula. La
retirada de la señal de puesta a cero evita que opere una válvula
defectuosa. La supresión de la señal RUW permite que se produzca la
puesta a cero.
También en las Figs. 6A y 6B las entradas piloto
22 de las válvulas principales 12, 14 están abiertas hasta el
tanque a través de los orificios B y T en las respectivas válvulas
piloto 24, 26. Las entradas piloto 22 de las válvulas principales
12, 14 se abren también hasta el tanque a través del restrictor 58 y
de los respectivos orificios T. Después de que se ha proporcionado
el tiempo suficiente para desplazar las válvulas principales 12, 14
hasta las posiciones desactivadas 16, el solenoide 34 es desactivado
para desplazar la válvula piloto 24 desde la posición de puesta a
cero 32 hasta la posición desactivada 28, ofreciendo de esta forma
la configuración de desactivación normal de las Figs. 1A y 1B.
La Fig. 7 representa un sistema de control de
presión de martillo pilón 70 que utiliza el sistema de válvula de
control 10 de las Figs. 1 a 6. El sistema de válvula de control 10
de la Fig. 7 opera de acuerdo con lo anteriormente descrito. El
orificio de salida O suministra una presión de control a un cilindro
72 que incluye un pistón 74 y un martillo pilón 76. La presión de
fluido suministrada por el orificio de salida O a una porción
superior 78 del cilindro 72 genera una fuerza hacia abajo que
desplaza el pistón 74 y el martillo pilón unido a este 76 hacia
abajo. La porción inferior 80 del cilindro 72 incluye un volumen de
fluido que conecta con un paso 82 el cual a su vez conecta con una
válvula de solenoide 84. Al estar incorporado dentro de ella, la
válvula de solenoide 84 es una válvula de solenoide de tres
posiciones, normalmente centrada, que tiene un orificio de entrada
PS y un orificio de salida OS, y un orificio de escape TS. Un
solenoide de elevación 86 desplaza la válvula de solenoide 84 hasta
una posición elevada 90, y un solenoide de descenso 88 desplaza la
válvula de solenoide 84 hasta una posición de descenso 92. En la
posición central 94, el orificio de salida OS queda cortado por
ambos orificios, ya sea el orificio de entrada PS o el orificio de
escape TS, impidiendo que el flujo de fluido entre o salga de la
porción inferior 80.
Cuando el solenoide de elevación 86 es
energizado, la presión de fluido en el orificio de entrada PS es
aplicada al orificio de salida OS y hacia el interior de la
posición inferior 80. La presión de fluido en la porción inferior
80 desplaza el pistón 74 hacia arriba, siempre que la presión de
fluido de la porción superior 78 no se oponga a dicho
desplazamiento. Cuando el solenoide de descenso 78 es energizado, la
válvula de solenoide 84 es desplazada hasta la posición de descenso
92. En la posición de descenso, la presión de fluido en la porción
inferior 80 es drenada a través del orificio de escape TS con el fin
de posibilitar que el pistón 74 descienda por el interior del
cilindro 72.
La Fig. 8 representa una vista de tamaño
ampliado de la cámara de sincronización 38. La cámara de
sincronización 38 incluye un pistón 42 que tiene uno o una serie de
sellos 96, 98 para impedir fugas entre la porción superior 100 y la
porción inferior 102 de la cámara de sincronización 38. Un orificio
de drenaje 104 proporciona un escape en caso de que uno de los
sellos 96, 98 presente fugas. El orificio de drenaje 104 impide el
flujo de fluido adicional a través de la cámara de sincronización
38 si los sellos 96, 98 presentan fugas.
Una característica de la cámara de
sincronización 38 es la capacidad para variar el ritmo de los
separadores de inserción 106, como se muestra en la Figura 9, sobre
la parte superior del pistón 42. Como se muestra en las Figs. 9 y
10, mediante el montaje de una pluralidad de separadores 106 sobre
la parte superior del pistón 42, se impide de esta forma que el
pistón 42 se desplace en todo el recorrido hasta la parte superior
del cilindro 40. Como se muestra en la Fig. 10, la adición de
separadores reduce el tiempo en el cual las válvulas principales
12, 14 deben desplazarse con el fin de impedir el bloqueo del
sistema de válvula de control de fluido 10. Pueden utilizarse
separadores para modificar las configuraciones. El ritmo se modifica
controlando el desplazamiento del pistón 42. Cualquier mecanismo
para restringir el desplazamiento modificará el volumen y, en
consecuencia, variará el ritmo. Por tanto, los separadores pueden
ser instalados a uno y otro lado del pistón 42.
Claims (7)
1. Un sistema de control de
válvula hidráulica, que comprende:
- un orificio de entrada (P) que suministra una presión de fluido;
- un orificio de salida (O);
- un orificio de escape (T);
- una primera válvula (12) principal que controla la presión de fluido entre el orificio de entrada (P) y el orificio de salida (O) en el que en una posición desactivada, la presión de fluido en el orificio de entrada (P) es cortada del orificio de salida (O) y, en una posición activada, la presión de fluido en el orificio de entrada (P) es aplicada al orificio de salida (O);
- una primera válvula piloto (24) para controlar una presión piloto para activar y desactivar la primera válvula principal (12);
- una segunda válvula principal (14) que controla la presión de fluido entre el orificio de entrada (P) y el orificio de salida (O), en el que en una posición desactivada, la presión de fluido en el orificio de entrada es cortada del orificio de salida (O) y, en una posición activada, la presión de fluido en el orificio de entrada (P) es aplicada al orificio de salida (O);
- una segunda válvula piloto (26) para controlar la presión piloto para activar y desactivar la segunda válvula principal (14); y
- una cámara de sincronización (38) para almacenar un volumen de fluido, generando la cámara de sincronización (38) una presión de fluido para activar una de las válvulas principales (12, 14) después del accionamiento de la otra de las válvulas principales (12, 14) en el que la presión de fluido es aplicada durante un periodo de tiempo predeterminado para accionar una válvula principal (12, 14) dentro del periodo de tiempo predeterminado de activación de la otra válvula principal (12, 14),
y, en el que cuando una entre la
primera válvula principal y la segunda válvula principal (12, 14)
está en una posición activada (18), y la otra entre la primera
válvula principal y la segunda válvula principal (12, 14) está en
posición desactivada durante un periodo de tiempo predeterminado, el
sistema de control de válvula hidráulica (10) inhibe el
desplazamiento de la primera válvula principal y de la segunda
válvula principal (12, 14) estableciendo así una situación de
bloqueo;
caracterizado porque una de
las válvulas piloto (24, 26) incluye una posición de puesta a cero,
mediante la cual, cuando el sistema de control de válvula
hidráulica (10) está en dicha situación de bloqueo, el
desplazamiento de una de las válvulas piloto (24, 26) hasta la
posición de puesta a cero provoca que al menos una entre la primera
y la segunda válvulas principales (12, 14) se desplace hasta la
posición
desactiva-
da.
da.
2. Un sistema de control de
válvula hidráulica (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el
que la primera válvula piloto (24) tiene una posición activada y una
posición desactivada, en el que en la posición desactivada la
presión piloto es aplicada a la primera válvula principal (12) para
desplazar la primera válvula principal (12) hacia su posición
desactivada, y en la posición activada, la presión piloto es
aplicada a la primera válvula principal (12) para desplazar la
primera válvula principal (12) hacia su posición activada.
3. Un sistema de control de
válvula hidráulica (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el
que la segunda válvula piloto (26) tiene una posición activada y
una posición desactivada, en el que en la posición desactivada, la
presión piloto es aplicada a la segunda válvula principal (14) para
desplazar la segunda válvula principal (14) hacia su posición
desactivada, y en la posición activada, la presión piloto es
aplicada a la segunda válvula principal (14) para desplazar la
segunda válvula principal (14) hacia su posición activada.
4. Un sistema de control de
válvula hidráulica (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el
que el volumen de fluido en la cámara de sincronización (38) no
consigue activar una entre la primera y la segunda válvulas
principales (12, 14) si la primera y segunda válvulas principales
(12, 14) no son activadas dentro de un periodo de tiempo
predeterminado.
5. Un sistema de control de
válvula hidráulica (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el
que cuando la primera válvula principal (12) y la segunda válvula
principal (14) están en una posición activada, la presión de
entrada es aplicada al orificio de salida (O) y cuando una entre la
primera válvula principal (12) y la segunda válvula principal (14)
está en la posición desactivada, el orificio de salida (O) está
conectado al escape (T).
6. Un sistema de control de
válvula hidráulica (10) de acuerdo con la reivindicación 1,
comprendiendo así mismo un amortiguador de choque en comunicación
de fluido con el orificio de escape (T) para compensar los cambios
repentinos de presión en su interior.
7. Un sistema de control de
válvula hidráulica (10) de acuerdo con la reivindicación 1,
comprendiendo así mismo un restrictor dispuesto entre la primera y
la segunda válvulas principales (12, 14) para restringir el flujo
entre el orificio de entrada (P) y el orificio de salida (O).
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