ES2314009T3 - Grupo motobomba electrohidraulico, elemento adosado y valvula limitadora de presion. - Google Patents
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Abstract
Grupo motobomba electrohidráulico (G) con una carcasa (1) que forma un depósito de aceite (T), en el que un motor eléctrico (M) previsto en la carcasa (1) acciona por lo menos una etapa de bomba (P, P1, P3) con un elemento adosado (C), adosado o integrado en la carcasa, que está situado entre por lo menos una conexión del lado de presión de la etapa de la bomba, así como un retorno de aceite del grupo (13) y por lo menos una conexión de consumidor (A, 5), y donde entre la conexión de consumidor y la conexión del lado de presión está prevista una válvula de pilotaje direccional (3) y entre la conexión del consumidor y el retorno de aceite del grupo (13) por lo menos una válvula limitadora de presión (R1, R2), construida como válvula de asiento, caracterizado porque el grupo motobomba (G) presenta dos conexiones de consumidor (A, B, 5, 6) y dos válvulas limitadoras de presión (R1, R2) que están ajustadas a diferentes presiones de respuesta, y porque en la válvula limitadora de presión (R) con la presión de respuesta más baja está situado como dispositivo hidráulico automático de descarga de presión (D) un bypass (16), que en la posición de cierre de la válvula limitadora de presión (R2) está permanentemente abierto.
Description
Grupo motobomba electrohidráulico, elemento
adosado y válvula limitadora de presión.
La invención se refiere a un grupo motobomba
electrohidráulico conforme al preámbulo de la reivindicación 1.
Los grupos motobomba electrohidráulicos
conformes al documento DE 200 07 554 U se emplean en máquinas
herramientas para el control de dispositivos hidromecánicos de
amarre o de sujeción de herramientas o piezas. Los grupos motobomba
electrohidráulicos se emplean además como unidades de alimentación
portátiles para equipos de corte o remachado, herramientas o
atornilladores. El grupo motobomba está equipado con un elemento
adosado que presenta la por lo menos una conexión para el
consumidor, a la cual se conecta el consumidor respectivo, por
ejemplo a través de mangueras hidráulicas o tuberías. Debido al
alto grado de estanqueidad de los componentes de la válvula y
también a la precisión de fabricación de los consumidores
hidráulicos que se pueden conectar, en el sistema permanece una
presión importante a lo largo de un tiempo considerable, incluso
después de desconectar el grupo motobomba. Especialmente en el caso
de grupos motobomba electrohidráulicos portátiles con motores de
corriente alterna y diseñados para presiones máximas de hasta 800
bar, la capacidad de retención de la presión debido a la alta
calidad de los componentes hidráulicos que actúan conjuntamente
resulta en determinadas circunstancias un inconveniente indeseable.
La presión que se mantiene le dificulta el arranque, especialmente
a un motor de corriente alterna después de una interrupción en el
funcionamiento. Igualmente se pueden soltar las conexiones de
mangueras y tuberías sólo con un trabajo relativamente considerable,
y el consumidor hidráulico que está conectado por ejemplo no se
puede rearmar a mano, a pesar de que por determinados motivos esto
precisamente sería deseable. Un motivo principal para esta
capacidad de mantenimiento de la presión a largo plazo está en la
notable ausencia de fugas de los distintos componentes de la válvula
en sus posiciones de cierre, y en particular la total ausencia de
fugas de las válvulas limitadoras de presión construidas como
válvulas de asiento. Por otra parte esta ausencia de fugas es
obligatoria para presiones máximas hasta 800 bar, para poder
conseguir también con un motor de corriente alterna y un caudal
pequeño de la etapa de alta presión de la bomba las presiones de
trabajo necesarias de forma segura y rápida.
En un sistema de control hidráulico conocido por
el documento US-A-4 197 705 está
prevista una bomba de caudal variable de desplazamiento variable
accionada por el exterior, que está realizada como bomba de disco
inclinado con émbolos axiales. En la carcasa de la bomba de caudal
variable está incorporado un mecanismo de control de desplazamiento
accionado por fluido, que ajusta la inclinación del disco inclinado
de acuerdo con el caudal deseado. En la bomba de caudal variable
están conectadas directamente y en paralelo varias válvulas de
distribución. El lado de presión de la bomba de caudal variable
solamente está conectado con el retorno a través de los conductos
centrales de las válvulas de distribución en la posición neutra de
todas las válvulas de distribución. El mecanismo de control de
desplazamiento está bloqueado impidiendo el retorno. Gracias a los
conductos de paso en las válvulas de distribución deja de haber
presión en el sistema cuando la bomba de caudal variable haya
desregulado y todas las válvulas de distribución estén en la
posición neutra.
En un dispositivo de control hidráulico conocido
por el documento US-A-5 454 223 para
dos cilindros hidráulicos que pueden recibir presión por ambos
lados está prevista una bomba de caudal variable que por el lado de
impulsión está conectada a través de una tubería de alimentación a
una válvula de distribución con dos secciones. En la válvula de
distribución está prevista una válvula de asiento limitadora para
una presión de pilotaje dependiente de la carga con un bypass
permanentemente abierto hacia el retorno, con el fin de que cuando
no están accionados los cilindros hidráulicos se reduzca la presión
de pilotaje para una válvula que regula la presión en la tubería de
alimentación, en un circuito de presión de pilotaje hacia el
retorno, con el fin de reducir la regulación de la bomba de caudal
variable a caudal mínimo. La bomba de caudal variable tiene
accionamiento permanente pero no impulsa nada cuando el caudal es
mínimo.
La invención tiene como objetivo crear un grupo
motobomba hidráulico de la clase citada inicialmente en el que se
elimine con un diseño sencillo la capacidad de retención de presión
a largo plazo de los componentes hidráulicos de la válvula, y en el
que se eviten problemas de arranque, por ejemplo de un motor de
corriente alterna.
El objetivo planteado se resuelve por las
características de la reivindicación 1.
El dispositivo de descarga de presión en el
elemento adosado reduce automáticamente la presión en cuanto se
para el motor eléctrico. Esto le facilita considerablemente el nuevo
arranque al motor eléctrico. Este efecto resulta especialmente
ventajoso en un motor de corriente alterna, ya que en caso contrario
un motor de corriente alterna requiera una intensidad de corriente
de arranque relativamente alta, que eventualmente podría sobrecargar
los fusibles de la red normal. Los motores de corriente alterna se
emplean especialmente en grupos motobomba transportables para que
el grupo motobomba se pueda conectar a la red normal durante su
utilización móvil. Pero también en otros motores eléctricos puede
ser deseable un arranque sencillo. Además, después de descargar la
presión se pueden soltar sin problema los acoplamientos de mangueras
o tuberías, y el consumidor se puede eventualmente rearmar
manualmente, lo cual es ventajoso por ejemplo en el caso de un corte
de corriente imprevisto. El bypass permanentemente abierto
significa sólo una perdida despreciable. Para esta función adicional
no se necesita ningún componente de válvula propio sino una válvula
limitadora de presión que de todos modos es necesaria. A pesar de
la forma de construcción como válvula de asiento, la válvula
limitadora de presión genera en su posición de cierre, de por sí
exenta de fugas, unas fugas predeterminadas en cuanto a su magnitud,
que sin embargo no perjudican su función limitadora de presión. En
un grupo motobomba electrohidráulico con un mínimo de dos
conexiones para consumidores, las dos válvulas limitadoras de
presión están ajustadas a unas presiones de respuesta diferentes.
El bypass se dispone convenientemente en la válvula limitadora de
presión que tenga la presión de respuesta más baja, para que al
alcanzar la presión de trabajo más alta no haya que aceptar
pérdidas. Durante la carrera de retroceso o de desconexión de un
consumidor hidráulico controlado por el grupo motobomba, las
pérdidas a través del bypass no tienen importancia alguna.
Emplear para el motor eléctrico un motor de
corriente alterna ofrece la ventaja de poderlo conectar a la red
normal de corriente alterna. La etapa de la bomba de doble circuito
permite alcanzar primeramente con la etapa de bomba de baja presión
con un caudal relativamente grande un nivel de presión más bajo, y
luego llegar con la etapa de bomba de alta presión con un caudal
reducido hasta unas presiones de trabajo muy elevadas, por ejemplo
hasta unos 800.0,1 MPa (aprox. 800 bar). Los sentidos de movimiento
del consumidor hidráulico se controlan mediante la válvula
distribuidora de control, en cuyo caso cada una de las válvulas
limitadoras de presión vigila la presión de trabajo máxima en un
sentido de movimiento. Para mantener la función de descarga de
presión, el bypass está dispuesto en la válvula limitadora de
presión que vigila la presión más baja o la función menos
importante.
En una válvula de asiento cónico se forma el
bypass con un diseño sencillo mediante un aplanamiento en la
envolvente cónica del cono de la válvula. El aplanamiento forma en
la posición de bloqueo de la válvula limitadora de presión con el
asiento de la válvula un paso o estrangulamiento de una magnitud
predeterminada, a través del cual escapa la fuga. El aplanamiento
se forma convenientemente mediante una superficie rectificada cuya
fabricación es sencilla.
El aplanamiento debería ser paralelo a la
generatriz del cono, de modo que se pueda formar con precisión
durante las carreras de rectificado al rectificar la envolvente del
cono mediante interrupciones del movimiento de giro del cono de la
válvula, únicamente mediante el avance de la herramienta de
rectificar.
Alternativamente se podría formar el bypass en
una válvula de asiento cónico o esférico mediante por lo menos una
entalladura en el asiento de la válvula.
El bypass está dimensionado convenientemente de
tal modo que produzca unas fugas de aprox. 0,3 a 0,4.60.10^{-3}
m^{3}/s (aprox. 0,3 a 0,4 litros por minuto) a una presión de
150.0,1 MPa (150 bar). De este modo se puede provocar en pocos
segundos una descarga de presión al menos considerable, por ejemplo
en unos 5 segundos.
Mediante el dibujo se explican formas de
realización del objeto de la invención. Ahí muestran:
Figura 1: una vista lateral esquemática de un
grupo motobomba electrohidráulico,
Figura 2: el grupo motobomba electrohidráulico
simbolizado mediante un esquema de bloques que muestra también un
consumidor hidráulico,
Figura 3: una sección longitudinal de un
elemento adosado del grupo motobomba,
Figura 4: un detalle de la Figura 3,
parcialmente seccionado,
Figura 5: un detalle de la Figura 4, y
Figura 6: una sección longitudinal de otra forma
de realización de un elemento adosado.
Alternativamente se podría formar el bypass en
una válvula de asiento cónico o esférico mediante por lo menos una
entalladura en el asiento de la válvula.
El bypass está dimensionado convenientemente de
tal modo que produzca unas fugas de aprox. 0,3 a 0,4 litros por
minuto a una presión de 150 bar. De este modo se puede provocar en
pocos segundos una descarga de presión al menos de gran magnitud,
por ejemplo en unos 5 segundos.
Es conveniente realizar el cono de la válvula
con un émbolo amortiguador para evitar que haya un comportamiento
de respuesta nervioso de la válvula limitadora de presión.
El efecto amortiguador se intensifica si la
oquedad del émbolo amortiguador está abierta hacia el exterior a
través de por lo menos un canal y contiene una válvula de
retención.
Mediante el dibujo se explican formas de
realización del objeto de la invención. Ahí muestran:
Figura 1: una vista lateral esquemática de un
grupo motobomba electrohidráulico,
Figura 2: el grupo motobomba electrohidráulico
simbolizado mediante un esquema de bloques que muestra también un
consumidor hidráulico,
Figura 3: una sección longitudinal de un
elemento adosado del grupo motobomba,
Figura 4: un detalle de la Figura 3,
parcialmente seccionado,
Figura 5: un detalle de la Figura 4, y
Figura 6: una sección longitudinal de otra forma
de realización de un elemento adosado.
Un grupo motobomba electrohidráulico G (Figura
1) se instala por ejemplo como unidad de alimentación de una
herramienta hidromecánica, bien de modo fijo o como unidad portátil.
En una carcasa 1 que al mismo tiempo puede formar un depósito de
aceite T está previsto un motor eléctrico M con un ventilador, para
accionamiento de por lo menos una etapa de bomba P situada en el
interior. El motor eléctrico M puede ser un motor trifásico, un
motor de corriente continua, o también y especialmente para
aplicaciones móviles, un motor de corriente alterna que se pueda
alimentar de la red normal.
Un elemento adosado C está adosado a la carcasa
1 o integrado en ésta y está en comunicación con por lo menos una
conexión del lado de presión, no representado, de la etapa de bomba
P, y también con el retorno que va a la carcasa 1. El elemento
adosado 1 presenta en la Figura 1 una carcasa 7 a modo de bloque, en
la que va colocada una válvula distribuidora 3 con un solenoide de
mando 4. En el elemento adosado C están previstas una o dos o más
conexiones a consumidores A, B ó 5, 6. A la conexión de consumidor B
ó 6 le corresponde preferentemente en el elemento adosado C un
dispositivo hidráulico automático de descarga de presión D, a través
del cual se puede reducir la presión del sistema cuando está
desconectado el motor eléctrico M, al menos en el grupo motobomba
electrohidráulico G, hasta por lo menos las conexiones de
consumidores A y B, por medio de fugas, y eventualmente incluso
hasta el consumidor hidráulico que no está representado en la Figura
1.
El esquema de bloques de la Figura 2 muestra con
línea de trazos y puntos la carcasa 1 y la carcasa 7, así como un
consumidor hidráulico Z (por ejemplo un cilindro diferencial al que
se pueda aplicar presión por los dos lados), para accionamiento de
una herramienta, de un dispositivo de amarre, de un dispositivo de
sujeción o similar por medio de un elemento de accionamiento 17. El
consumidor hidráulico Z está conectado a las conexiones de
consumidores A, B o 5, 6 a través de mangueras hidráulicas o tubos
8, 9.
Supongamos que el motor eléctrico M es un motor
de corriente alterna que acciona su ventilador 2 así como una etapa
de bomba de alta presión P1 de pequeño caudal así como una etapa de
bomba de baja presión P3 de caudal mayor, que aspiran desde el
depósito T. Ambas etapas de bomba P1, P3 están conectadas a una
tubería de presión común 10, estando protegida la etapa de bomba de
baja presión P3 por medio de una válvula de retención 11, y que se
puede comunicar con un retorno 13 a través de una válvula de
conmutación 12 realizada como válvula limitadora de presión
pilotada desde la tubería de presión 10. La tubería de presión 10
conduce a una entrada de la válvula distribuidora 3, que se puede
mantener mediante la fuerza de unos muelles en la posición de
conmutación representada, y que por medio del solenoide de mando 4
se puede conmutar a la otra posición de conmutación. En la posición
de conmutación representada, la conexión de consumidor B está en
comunicación con la tubería de presión 10 a través de una
conducción de trabajo 15 (movimiento de rearme o carrera de
liberación), mientras que la conexión de consumidor A está en
comunicación con el retorno 13 a través de una conducción de
trabajo 14, y que por lo tanto está descargada de presión. Ambas
conducciones de trabajo 14, 15 están protegidas respecto al retorno
13 por medio de sendas válvulas limitadoras de presión R1, R2. El
dispositivo hidráulico automático de descarga de presión D está
formado por un bypass 16 integrado en la válvula limitadora de
presión R2. Ambas válvulas limitadoras de presión R1, R2 son
válvulas de asiento que en la posición de cierre deberían sellar
sin fugas. Pero gracias al bypass 16, en la posición de cierre de la
válvula limitadora de presión R2 aparecen fugas que van al retorno
13, mediante las cuales se reduce la presión en el sistema.
El bypass 16 está dimensionado por ejemplo de
tal modo que a una presión de 150 bar (por ejemplo la presión de
respuesta de la válvula limitadora de presión R2) produce unas fugas
entre 0,3 y 0,4 litros por minuto mediante las cuales la presión se
reduce por ejemplo en pocos segundos, por ejemplo en aprox. 5
segundos.
La reducción de presión que se produce de este
modo al detener el motor eléctrico M le facilita al motor eléctrico
M el arranque posterior. Además se pueden soltar con facilidad las
conexiones de mangueras o tuberías del consumidor hidráulico Z, o
bien el consumidor hidráulico Z eventualmente se puede reajustar a
mano.
La Figura 3 es una sección longitudinal del
elemento adosado C en un plano en el que se puede ver la válvula de
conmutación 12 y la válvula limitadora de presión R2. La válvula
limitadora de presión R2 está instalada en una cámara de la carcasa
7 que corta el retorno 13 y la conducción de trabajo 15. En la
cámara va colocado un elemento postizo 18 que sitúa un asiento de
válvula 19 entre el retorno 13 y la conducción de trabajo 15. Con
el asiento de válvula 19 actúa conjuntamente un cono de válvula 20,
que mediante un muelle 21 es empujado sobre el asiento de válvula
19 venciendo la presión de la conducción de trabajo 15. El
dispositivo de descarga de presión integrado D con el bypass 16
está formado entre el cono de válvula 20 y el asiento de válvula 10,
tal como se explica mediante las Figuras 4 y 5.
Según la Figura 4, el cono de la válvula 20
presenta por ejemplo en el extremo de mayor diámetro un vástago
coaxial 23 para calar a presión un contrasoporte de muelle 22. El
tramo final de menor diámetro del cono de la válvula 20 se prolonga
por medio de un cuello 27, en el cual está situado un émbolo
amortiguador hueco 28. Una oquedad 29 del émbolo amortiguador 28
está en comunicación con el entorno del cono de la válvula 20 a
través de un canal 30 y contiene una válvula de retención de bola
con una bola de válvula 31 y un muelle de cierre 32. El extremo
inferior abierto de la oquedad 29 está cerrado por medio de un tapón
33.
El cono de la válvula tiene como superficie de
asiento una envolvente de cono 25, que actúa conjuntamente con el
asiento de la válvula 19 en una zona de asiento 24. En la envolvente
del cono 25 está formado un aplanamiento 26 que como interrupción
de la envolvente del cono 25 forma con el asiento de la válvula 19
el bypass 16.
De acuerdo con la Figura 5, el aplanamiento 26
es por ejemplo una superficie rectificada en la envolvente del cono
25, extendiéndose esta superficie al menos en dirección
aproximadamente paralela a la generatriz del cono. Con una
profundidad de rectificado Y de aprox. 2 a 5% del diámetro de la
envolvente del cono X en la zona del asiento 24 se obtiene una
dimensión adecuada del bypass. Alternativamente podría estar
realizada en lugar del aplanamiento 26 también por lo menos una
entalladura que transcurra longitudinalmente.
En la Figura 6 está representada una forma de
realización alternativa de la válvula limitadora de presión R2,
realizada como válvula con asiento de bola con una bola de válvula
20' que actúa conjuntamente con el asiento de válvula 19'. En esta
forma de realización, el bypass 16 está formado mediante por lo
menos una entalladura o arranque de material 34 en el asiento de
válvula 19', al actuar conjuntamente con la superficie de la bola.
El principio de prever una entalladura en el asiento de válvula 19'
se podría prever también en una válvula de asiento cónico.
Claims (7)
1. Grupo motobomba electrohidráulico (G) con una
carcasa (1) que forma un depósito de aceite (T), en el que un motor
eléctrico (M) previsto en la carcasa (1) acciona por lo menos una
etapa de bomba (P, P1, P3) con un elemento adosado (C), adosado o
integrado en la carcasa, que está situado entre por lo menos una
conexión del lado de presión de la etapa de la bomba, así como un
retorno de aceite del grupo (13) y por lo menos una conexión de
consumidor (A, 5), y donde entre la conexión de consumidor y la
conexión del lado de presión está prevista una válvula de pilotaje
direccional (3) y entre la conexión del consumidor y el retorno de
aceite del grupo (13) por lo menos una válvula limitadora de
presión (R1, R2), construida como válvula de asiento,
caracterizado porque el grupo motobomba (G) presenta dos
conexiones de consumidor (A, B, 5, 6) y dos válvulas limitadoras de
presión (R1, R2) que están ajustadas a diferentes presiones de
respuesta, y porque en la válvula limitadora de presión (R) con la
presión de respuesta más baja está situado como dispositivo
hidráulico automático de descarga de presión (D) un bypass (16),
que en la posición de cierre de la válvula limitadora de presión
(R2) está permanentemente abierto.
2. Grupo motobomba electrohidráulico según la
reivindicación 1, caracterizado porque el bypass (16) está
situado en la válvula limitadora de presión (R2) de la conexión del
consumidor (B, 6) para una carrera de rearme o liberación de un
consumidor hidráulico (Z) de doble efecto conectado a las conexiones
de consumidores (A, B, 5, 6).
3. Grupo motobomba electrohidráulico según la
reivindicación 1, caracterizado porque el grupo motobomba (G)
contiene como motor eléctrico (M) un motor de corriente alterna que
acciona una etapa de bomba de doble circuito con por lo menos una
etapa de bomba de alta presión (P1) y por lo menos una etapa de
bomba de baja presión (P3), de las cuales la etapa de bomba de baja
presión (P3) está conectada a una válvula de conmutación (12) que
va al retorno de aceite (13) y porque la válvula limitadora de
presión del sistema (R2) está dispuesta con el bypass (16) entre la
válvula de distribución (3) situada a continuación de la válvula de
conmutación (12) y la una conexión del consumidor (B, 6).
4. Grupo motobomba electrohidráulico según la
reivindicación 1, caracterizado porque la válvula limitadora
de presión del sistema (R2) es una válvula de asiento cónico con un
cono de válvula (20) cargado por un muelle y un asiento de válvula
(19), preferentemente cónico, y porque el bypass (16) está formado
mediante por lo menos un aplanamiento (26) en la envolvente cónica
(25) del cono de la válvula (20).
5. Grupo motobomba electrohidráulico según la
reivindicación 4, caracterizado porque el aplanamiento (26)
es una superficie rectificada paralela a la generatriz del cono de
la válvula (20) con una profundidad de rectificado (Y) de aprox. 2
al 5% del diámetro de la envolvente del cono (X) en la zona de
asiento (24).
6. Grupo motobomba electrohidráulico según la
reivindicación 3, caracterizado porque la válvula limitadora
de presión del sistema (R2) es una válvula de asiento cónico o de
bola, cuyo cono de válvula (20) o bola de válvula (20') es oprimida
por la fuerza de un muelle contra un asiento de válvula (19'), y
porque el bypass (16) está formado mediante por lo menos una
entalladura (34) en el asiento de válvula (19').
7. Grupo motobomba electrohidráulico según la
reivindicación 1, caracterizado porque el bypass (16) está
diseñado en cuanto a su magnitud de paso para unas fugas de aprox.
0,3 a 0,4.60.10^{-3}m^{3}/s (aprox. 0,3 a 0,4 litros por
minuto) a una presión de 150.0,1 MPa (150 bar), preferentemente para
obtener una descarga de presión al menos considerable en un plazo
de unos 5 segundos.
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