Aparato y método de compensación de la contracción térmica de un sistema hidráulico.

Aparato para compensar la contracción de fluido en una pluma telescópica accionada hidráulicamente (110),

que comprende:

un monitor (200); y

un suministro (210) de fluido hidráulico; y

un control de fluido (220) que responde ante dicho monitor (200) para proporcionar fluido hidráulico desde el suministro (210) a un dispositivo hidráulico que controla la extensión de la pluma telescópica (110) está caracterizado porque el monitor se usa para determinar el ángulo de elevación de la pluma (110) y, cuando el ángulo de elevación sobrepasa un ángulo umbral predeterminado, el control de fluido proporciona fluido hidráulico desde el suministro al dispositivo hidráulico.

Aparato y método de compensación de la contracción térmica de un sistema hidráulico Antecedentes de la invención Los dispositivos de elevación de cargas tales como grúas, y especialmente grúas móviles, a menudo usan plumas telescópicas para conseguir la altura de elevación necesaria. Una pluma telescópica está compuesta por múltiples secciones que se mueven de manera telescópica unas con respecto a otras para cambiar la longitud global de la pluma. La pluma telescópica de una grúa portátil a menudo se extiende mediante uno o más dispositivos hidráulicos, normalmente cilindros, que actúan sobre las secciones de la pluma. Se suministra fluido a, o se retira de, un cilindro hidráulico para hacer que un pistón se mueva dentro del cilindro hidráulico. El movimiento del pistón permite extender o contraer la pluma del dispositivo de elevación de cargas.

Se conoce que en plumas telescópicas se produce un fenómeno natural, provocado por la expansión y la posterior contracción térmicas del fluido en el cilindro hidráulico que soporta la pluma. Este fenómeno natural puede observarse cuando un dispositivo de elevación de cargas se hace funcionar durante periodos de tiempo prolongados haciendo que el fluido en el cilindro hidráulico se caliente y posteriormente se enfríe. El fluido hidráulico se expande cuando se calienta y se contrae cuando se enfría. Un dispositivo de elevación de cargas puede dejarse en reposo durante un periodo de tiempo durante el cual el fluido se enfría. Durante este tiempo, el ángulo de elevación de la pluma por encima de la horizontal puede ser relativamente bajo. En este caso, cuando el fluido se enfría se contrae pero a veces la pluma puede que no se retraiga debido a las fuerzas de rozamiento que actúan entre secciones de pluma individuales. Este efecto varía dependiendo de la configuración particular de la pluma, el nivel de rozamiento entre secciones individuales de la pluma, la lubricación de las secciones de pluma y otros posibles factores ambientales. Por tanto, la pluma telescópica podría permanecer extendida incluso aunque las secciones de pluma no estén soportadas completamente por el fluido en los cilindros hidráulicos.

En la situación descrita, las posiciones relativas de las secciones de pluma podrían estar soportadas por el rozamiento entre secciones individuales de la pluma. Si el operario de la máquina de elevación eleva la pluma desde la posición de bajo ángulo de elevación, la pluma permanecerá en la misma longitud de pluma durante un determinado intervalo de ángulos de elevación. Sin embargo, si el operario continúa elevando la pluma, la pluma alcanzará finalmente un ángulo de elevación en el que el peso de las secciones de pluma o una combinación del peso de las secciones y cualquier otra carga supera el rozamiento entre secciones de pluma. En este punto, la pluma puede retraerse hasta que la columna de fluido en los cilindros soporta completamente de nuevo las secciones de pluma. Como puede apreciarse, esta retracción no controlada de la pluma no es deseable. La presente invención proporciona un sistema y un método para evitar esta situación no deseable.

El documento US 6.634.172 B2 y el documento JP 2001 240381 A dan a conocer cada uno un método y un aparato para hacer funcionar un dispositivo de elevación de cargas para mover una carga y sostener la carga de manera estable según el preámbulo de la reivindicación 1.

Sumario de la invención El aparato y método de la invención compensa el enfriamiento y contracción de fluido, según se describe, al tiempo que evita la posibilidad de errores del operario. Esta invención evita una retracción no controlada de la pluma sin requerir una intervención manual del operario o una fuente de alta presión de fluido hidráulico. La invención comprende adicionalmente un dispositivo que ventajosamente puede instalarse posteriormente de manera fácil en una grúa existente o que puede incorporarse en una grúa en el momento de la fabricación original.

La invención requiere sólo una fuente de presión relativamente baja de fluido hidráulico que a menudo forma parte de una máquina de elevación existente. La fuente hidráulica para la invención también puede proporcionarse como un elemento añadido o auxiliar del sistema hidráulico existente de una grúa. Además, el aparato y método de la invención evita la necesidad de volver a sincronizar las secciones de pluma de una grúa debido a que la invención repone el fluido en los cilindros hidráulicos sin cambiar la extensión de la pluma. Las secciones de pluma se sincronizan apropiadamente cuando la pluma se extiende de la manera original y la longitud de extensión de la pluma no cambia significativamente cuando el fluido en los cilindros hidráulicos se repone según la presente invención.

Un aparato para compensar la contracción de fluido en una pluma telescópica accionada hidráulicamente según la invención puede incluir un monitor que determina el ángulo de elevación de la pluma telescópica, un suministro de fluido hidráulico y un control de fluido que responde ante el monitor para proporcionar fluido hidráulico desde el suministro a un cilindro hidráulico o dispositivo equivalente que controla la extensión de la pluma telescópica cuando el ángulo de elevación de la pluma sobrepasa un ángulo umbral predeterminado. Un ángulo umbral de treinta y cinco grados por encima de la horizontal puede ser un ajuste típico según la invención ya que esto es representativo de un ángulo por debajo del cual las fuerzas de rozamiento pueden ser significativas a la hora de retener las posiciones relativas de secciones de pluma en muchas grúas mientras que, por encima de ese ángulo, las fuerzas de

rozamiento pueden no retener ya las secciones de pluma frente a su propio peso y/u otras cargas impuestas.

El aparato también puede incluir una válvula de control configurada para suministrar fluido hidráulico al cilindro hidráulico en respuesta a una señal generada por el monitor cuando el ángulo de elevación de la pluma sobrepasa el 5 ángulo umbral.

El aparato puede incluir además un sensor de presión que monitoriza la presión del fluido proporcionado al cilindro hidráulico y que genera una señal en respuesta a una caída de presión detectada por debajo de una presión mínima. Además, también puede estar incluido un dispositivo que genera una señal perceptible por un operario en respuesta a la señal generada por dicho sensor de presión. En una realización preferida puede ser deseable usar un sensor de presión que cierra continuamente un circuito eléctrico a menos que la presión monitorizada sobrepase el mínimo deseado.

La invención requiere un suministro de fluido hidráulico que proporcione fluido al aparato a una presión apropiada al menos lo suficientemente alta como para soportar la pluma. En aplicaciones típicas, esta presión puede ser de aproximadamente 13790 hPa (200 PSI) . Este suministro también puede ser el circuito hidráulico que acciona los cilindros de extensión telescópica como parte de la extensión normal de la pluma, o puede ser un suministro hidráulico diferente o auxiliar. En un ejemplo, el suministro de fluido hidráulico puede ser un circuito hidráulico que proporciona fluido hidráulico a un indicador de velocidad del viento.

El aparato también puede incluir una válvula de alivio de reducción de presión que controla la presión del fluido suministrado por la invención. Esto puede lograrse liberando una parte del fluido hidráulico de vuelta a un depósito de fluido hidráulico.

El aparato puede incluir además una válvula unidireccional en conexión de fluido con un orificio de salida del aparato. Esto impide un flujo de retorno del fluido y, por tanto, aísla el funcionamiento normal de la pluma telescópica, tal como la extensión y la retracción, de la función de compensación de la invención.

Según la invención, un método para compensar la contracción de fluido en una pluma telescópica accionada hidráulicamente puede incluir monitorizar el ángulo de elevación de la pluma telescópica y suministrar fluido a un cilindro hidráulico que controla la extensión de la pluma telescópica cuando el ángulo de elevación sobrepasa un ángulo umbral predeterminado. El ángulo umbral puede establecerse a treinta y cinco grados por encima de la horizontal o a otros ángulos adecuados para grúas individuales.

El método puede incluir además generar una señal cuando el ángulo de elevación de la pluma sobrepasa el ángulo umbral y activar una válvula de control en respuesta a la señal para suministrar fluido hidráulico al cilindro hidráulico. En una realización, el método puede incluir adicionalmente abrir una conexión... [Seguir leyendo]

1. Aparato para compensar la contracción de fluido en una pluma telescópica accionada hidráulicamente (110) , que comprende:

un monitor (200) ; y un suministro (210) de fluido hidráulico; y un control de fluido (220) que responde ante dicho monitor (200) para proporcionar fluido hidráulico desde el suministro (210) a un dispositivo hidráulico que controla la extensión de la pluma telescópica (110) está caracterizado porque el monitor se usa para determinar el ángulo de elevación de la pluma (110) y, cuando el ángulo de elevación sobrepasa un ángulo umbral predeterminado, el control de fluido proporciona fluido hidráulico desde el suministro al dispositivo hidráulico.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicho control de fluido (220) comprende:

una válvula de control configurada para suministrar fluido hidráulico al dispositivo hidráulico en respuesta a una señal generada por dicho monitor (200) cuando el ángulo de elevación de la pluma sobrepasa el ángulo umbral.

3. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicho monitor (200) determina si el ángulo de elevación de la pluma (110) está a al menos treinta y cinco grados de elevación por encima de la horizontal.

4. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además:

un sensor de presión que monitoriza la presión del fluido proporcionado al cilindro hidráulico, generando dicho sensor de presión una señal en respuesta a una caída de presión detectada del fluido por debajo de una presión mínima; y un dispositivo de señalización que responde a la señal generada por dicho sensor de presión y que genera una señal perceptible por un operario cuando la presión está por debajo de la presión mínima.

5. Aparato según la reivindicación 4, en el que dicho sensor de presión comprende:

un dispositivo que cierra continuamente un circuito eléctrico cuando la presión monitorizada es inferior a la presión mínima.

6. Aparato según la reivindicación 1, en el que el suministro (210) de fluido hidráulico es un circuito hidráulico que suministra normalmente fluido hidráulico a presión al dispositivo hidráulico en respuesta a una orden de movimiento telescópico de la pluma.

7. Aparato según la reivindicación 1, en el que 45 el suministro (210) de fluido hidráulico es un circuito hidráulico auxiliar separado del circuito que suministra normalmente fluido hidráulico a presión al dispositivo hidráulico.

8. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además:

una válvula unidireccional (260) conectada a un orificio de salida (270) del aparato que impide que fluya fluido desde dicho dispositivo hidráulico que controla la extensión de la pluma telescópica (110) de vuelta al aparato.

9. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además:

una válvula de alivio que controla la presión en el fluido proporcionado desde el aparato al dispositivo hidráulico que controla la extensión de la pluma telescópica (110) .

10. Aparato según la reivindicación 1 para su uso en una grúa, incluyendo la grúa una pluma extensible y un dispositivo hidráulico para extender la pluma, en el que el suministro de fluido hidráulico es un suministro de fluido hidráulico a presión que incluye un depósito (240) de fluido hidráulico; comprendiendo además el aparato:

una entrada (410) que puede conectarse al suministro (210) de fluido hidráulico a presión;

una salida (270) que puede conectarse al dispositivo hidráulico y que suministra fluido hidráulico a presión recibido a través de dicha entrada (410) y del control de fluido (220) al dispositivo hidráulico; y una segunda conexión que puede conectarse al depósito (240) de fluido hidráulico y que establece una 5 trayectoria de flujo de retorno que permite que una parte del fluido proporcionado al dispositivo hidráulico vuelva al depósito (240) .

11. Dispositivo de compensación según la reivindicación 10, en el que dicho control de fluido (220) comprende una válvula que responde ante dicho monitor (200) y que controla el flujo de fluido desde dicha entrada (410) al dispositivo hidráulico de la grúa, y el control de fluido (220) permite que fluya fluido al dispositivo hidráulico cuando el ángulo de elevación sobrepasa un ángulo umbral predeterminado. 15

12. Dispositivo de compensación según la reivindicación 10, que comprende además:

un sensor de presión que monitoriza la presión del fluido hidráulico entre la entrada (410) y el dispositivo hidráulico y que genera una señal de presión cuando la presión está por debajo de una presión mínima; y un dispositivo de aviso que genera una señal perceptible por un operario en respuesta a la señal generada por dicho sensor de presión.

13. Dispositivo de compensación según la reivindicación 10, que comprende además:

una válvula de retención unidireccional (260) colocada entre dicha entrada (410) y el dispositivo hidráulico para impedir el flujo de fluido desde el dispositivo hidráulico de vuelta a dicha entrada (410) .

14. Dispositivo de compensación según la reivindicación 10, que comprende además:

una válvula conectada de manera operativa a dicho segundo conector para permitir selectivamente el flujo de fluido hidráulico a presión a dicho segundo conector y a dicho depósito.

15. Dispositivo de compensación según la reivindicación 14, en el que dicha válvula es una válvula de alivio de 35 presión para limitar la presión del fluido hidráulico a presión proporcionado al dispositivo hidráulico.

16. Método de compensación de la contracción de fluido en una pluma telescópica accionada hidráulicamente (110) , comprendiendo el método:

monitorizar el ángulo de elevación de la pluma telescópica (110) ; y suministrar fluido a un dispositivo hidráulico que controla la extensión de la pluma telescópica (110) cuando el ángulo de elevación sobrepasa un ángulo umbral predeterminado.

17. Método según la reivindicación 16, que comprende suministrar fluido a un dispositivo hidráulico que controla la extensión de la pluma telescópica cuando el ángulo de elevación de la pluma (110) es de al menos treinta y cinco grados de elevación por encima de la horizontal.

18. Método según la reivindicación 16, que comprende además: 50 generar una señal cuando el ángulo de elevación de la pluma (110) sobrepasa el ángulo umbral; y accionar un control en respuesta a dicha señal para suministrar fluido hidráulico al dispositivo hidráulico. 55 19. Método según la reivindicación 18, que comprende además: abrir una conexión de fluido para permitir el flujo de fluido al interior del dispositivo hidráulico; y controlar la presión del fluido suministrado al dispositivo hidráulico. 60

20. Método según la reivindicación 18, que comprende además:

monitorizar la presión del fluido suministrado al dispositivo hidráulico; 65 generar una señal de presión cuando la presión en el fluido está por debajo de una presión mínima; y 9

generar una notificación perceptible por un operario en respuesta a la señal de presión.

21. Método según la reivindicación 16, que comprende además suministrar fluido a un dispositivo hidráulico que controla la extensión de la pluma telescópica (110) en un sentido de flujo cuando el ángulo de elevación sobrepasa un ángulo umbral predeterminado, e impedir que el fluido fluya inversamente al sentido de flujo.