Sistema de control de potencia de un fluido dinámico, para dispositivos de accionamiento separados.

Aparato de control de válvulas para acoplar fluido a presión a un primer y a un segundo dispositivos de accionamiento,

que comprende: una primera válvula doble (30) que comprende:

una primera entrada (40, 41) para recibir dicho fluido a presión; una primera salida (42, 43) para acoplarse con dicho primer dispositivo de accionamiento;

un primer escape (44); un primer elemento de válvula (32) que tiene una primera válvula de retención de entrada (60) y un primer limitador de caudal (64);

un segundo elemento de válvula (33) que tiene una segunda válvula de retención de entrada (61) y un segundo limitador de caudal (65); un primer paso de cruce (70) que conecta de forma fluida dicho primer limitador de caudal (64) a dicha segunda válvula de retención de entrada (61), y un segundo paso de cruce (71) que acopla de forma fluida dicho segundo limitador de caudal (65) a dicha primera válvula de retención de entrada (60); una segunda válvula doble (31) que comprende: una segunda entrada (54, 59) para recibir dicho fluido a presión; una segunda salida (97, 98) para conectar con dicho segundo dispositivo de accionamiento;

un segundo escape (99); un tercer elemento de válvula (45) que tiene una tercera válvula de retención de entrada (62) y un tercer limitador de caudal (66);

un cuarto elemento de válvula (46) que tiene una cuarta válvula de retención de entrada (63) y un cuarto limitador de caudal (67);

un tercer paso de cruce (72) que conecta dicho tercer limitador de caudal (66) a dicha cuarta válvula de retención de entrada (63);

y un cuarto paso de cruce (73) que conecta dicho cuarto limitador de caudal (67) a dicha tercera válvula de retención de entrada (62);

una primera válvula auxiliar (34) conectada de forma fluida a dicho primer elemento de válvula (32), teniendo dicha primera válvula auxiliar (34) una primera entrada auxiliar de fluido (75);

una segunda válvula auxiliar (36) conectada de forma fluida a dicho segundo elemento de válvula (33), teniendo dicha segunda válvula auxiliar (36) una segunda entrada auxiliar de fluido (76);

una tercera válvula auxiliar (47) conectada de forma fluida a dicho tercer elemento de válvula (45), teniendo dicha tercera válvula auxiliar (47) una tercera entrada auxiliar de fluido (77);

y una cuarta válvula auxiliar (50) conectada de forma fluida a dicho cuarto elemento de válvula (46), teniendo dicha cuarta válvula auxiliar (50) una cuarta entrada auxiliar de fluido (78);

una primera interconexión que conecta de forma fluida dicho primer paso de cruce (70) con dicha tercera entrada auxiliar de fluido (77);

una segunda interconexión que conecta de forma fluida dicho segundo paso de cruce (71) con dicha cuarta entrada auxiliar de fluido (78); una tercera interconexión que conecta de forma fluida dicho tercer paso de cruce (72) con dicha primera entrada auxiliar de fluido (75);

y una cuarta interconexión que conecta de forma fluida dicho cuarto paso de cruce (73) con dicha segunda entrada auxiliar de fluido (76) .

Sistema de control de potencia de un fluido dinámico, para dispositivos de accionamiento separados.

La presente invención se refiere en general, a sistemas de válvulas de control para el funcionamiento de una serie de dispositivos de accionamiento y, más específicamente, a la interconexión de válvulas de control para dispositivos de accionamiento independientes, de tal modo que un fallo en una válvula de control tiene rápidamente como resultado la desactivación de la otra válvula de control.

El funcionamiento de las máquinas controladas mediante energía de fluidos, tales como las prensas mecánicas, puede dañar la prensa u ocasionar una situación de inseguridad si no es controlado de forma correcta. Con el objeto de cumplir con las normas técnicas, las reglamentaciones gubernamentales y las buenas prácticas, habitualmente se utiliza una válvula doble como elemento de control para dichas máquinas, de tal manera que, en caso de un funcionamiento defectuoso tal como el fallo de una válvula, pueden evitarse la repetición del accionamiento de la prensa, sobrepasar un ciclo debido a un funcionamiento defectuoso de una válvula por una sola vez, daños a la prensa, o condiciones de trabajo inseguras. La utilización de una válvula doble tiene también la ventaja de un bloqueo automático del funcionamiento de la válvula en caso de funcionamiento defectuoso para impedir ciclos adicionales de la máquina hasta que se corrige el funcionamiento defectuoso y se rearma la válvula. En la patente USA 6.840.258 y en la patente USA 6.840.259, ambas concedidas a Ross Operating Valve Company, se muestran ejemplos de válvulas dobles que cumplen con los requisitos anteriores.

Habitualmente, las prensas grandes tienen embragues y frenos independientes para controlar su funcionamiento. Con el objeto de suministrar energía con el fluido a presión para desacoplar el freno, se acciona una válvula doble que controla el dispositivo de accionamiento del freno. Para acoplar el embrague de manera que la fuerza motriz sea aplicada a la prensa, se acciona una segunda válvula doble que controla el dispositivo de accionamiento del embrague. La sincronización del accionamiento y de la desactivación del embrague y del freno, deben ser controladas con precisión con el objeto de evitar daños a la prensa. Por ejemplo, un fallo en la válvula doble del freno que haga que se libere el dispositivo de accionamiento del freno, de tal modo que se aplique el freno al mismo momento en que está todavía acoplado el dispositivo de accionamiento del embrague, podría tener como resultado intentar el funcionamiento de la prensa mientras el freno está acoplado. El intentar realizar un ciclo de la prensa mientras el freno está acoplado puede ocasionar una situación de inseguridad o daños a los dispositivos de accionamiento o a la prensa. Por consiguiente, cuando una de las válvulas dobles tiene un fallo, la otra válvula debe ser desactivada rápidamente, de modo que se evite un accionamiento simultáneo.

Las técnicas convencionales para abordar el problema potencial de un funcionamiento continuado de una válvula doble cuando la otra válvula tiene un fallo, están sujetas a diversos inconvenientes que han tenido como resultado que sean inaceptables bajo las normas aplicables. Los ejemplos de métodos de la técnica anterior incluyen la utilización de válvulas de control del flujo conectadas entre cada válvula doble y su respectivo dispositivo de accionamiento, válvulas de vaciado rápido conectadas al dispositivo de accionamiento del embrague para la sincronización, o conmutadores de presión utilizados para indicar un fallo de una válvula y hacer que la segunda válvula se desactive.

Otro sistema de la técnica anterior ha sido ralentizar el momento de accionamiento de la válvula de control del embrague mediante la limitación de la alimentación de entrada a las señales auxiliares. De forma simultánea, el momento de la desactivación de la válvula de frenado ha sido ralentizado mediante la limitación de las aberturas de escape de las señales auxiliares. Esta disposición impide la coincidencia parcial del embrague y el freno durante el funcionamiento normal, pero no controla el sistema en caso de fallos de las válvulas. Por consiguiente, es necesario utilizar componentes adicionales para controlar el sistema y desactivar ambas válvulas, cuando en una de ellas ocurre un fallo. Un método similar para impedir la coincidencia parcial del funcionamiento del embrague y el freno ha sido la limitación del flujo de aire a la entrada principal de la válvula de control del embrague y la limitación del escape principal de la válvula de control del freno. Este método alternativo requiere, de forma similar, componentes adicionales para controlar y desactivar ambas válvulas cuando una válvula tiene un fallo.

El documento USA 3.265.089 da a conocer un aparato de control de una válvula que comprende dos unidades de válvulas dobles de tres vías que están interconectadas mediante un conducto, para realizar un control mutuo. Las unidades de válvulas están controladas de tal modo que, cuando se produce un fallo durante el funcionamiento de una de las unidades de válvula, la conexión de cada unidad con un aparato accionado a presión queda liberada de la presión. El aparato puede estar conectado a una prensa de accionamiento neumático, controlando las unidades de válvulas dobles el funcionamiento de los cilindros del embrague y del freno, respectivamente.

CARACTERÍSTICAS DE LA INVENCIÓN

La presente invención controla dinámicamente las válvulas dobles de una manera que garantiza de forma ventajosa que siempre que falla una válvula doble, la otra válvula doble se desactiva rápidamente. La invención evita componentes adicionales de las válvulas o el deterioro deliberado del comportamiento de la sincronización de las válvulas dobles. Las válvulas dobles están interconectadas de tal modo que el funcionamiento de cada válvula auxiliar depende de la recepción del fluido a presión de la otra válvula, lo cual solamente se produce cuando la otra válvula doble no está en situación de fallo.

En un aspecto de la invención, un aparato de control de una válvula conecta el fluido a presión a los dispositivos de accionamiento primero y segundo, utilizando las válvulas dobles primera y segunda. La primera válvula doble comprende una primera entrada para la recepción del fluido a presión, una primera salida para su conexión con el primer dispositivo de accionamiento y un primer escape. Un primer elemento de válvula de la primera válvula doble tiene una primera válvula de retención de entrada y un primer limitador de caudal. Un segundo elemento de válvula de la primera válvula doble tiene una segunda válvula de retención de entrada y un segundo limitador de caudal. La primera válvula doble incluye, además, un primer paso de cruce que conecta de manera fluida el primer limitador de caudal a la segunda válvula de retención de entrada y un segundo paso de cruce que conecta el segundo limitador de caudal a la primera válvula de retención de entrada. La segunda válvula doble comprende una segunda entrada para recibir el fluido a presión, una segunda salida para su conexión con el segundo dispositivo de accionamiento y un segundo escape. Un tercer elemento de válvula de la segunda válvula doble tiene una tercera válvula de retención de entrada y un tercer limitador de caudal. Un cuarto elemento de válvula de la segunda válvula doble tiene una cuarta válvula de retención de entrada y un cuarto limitador de caudal. La segunda válvula doble incluye, además, un tercer paso de cruce que conecta de forma fluida el tercer limitador de caudal a la cuarta válvula de retención de entrada, y un cuarto paso de cruce que conecta el cuarto limitador de caudal a la tercera válvula de retención de entrada. Una primera señal auxiliar está conectada de forma fluida al primer elemento de válvula y tiene una primera entrada auxiliar de fluido. Una segunda señal auxiliar está conectada de forma fluida al segundo elemento de válvula y tiene una segunda entrada auxiliar de fluido. Una tercera señal auxiliar está conectada de forma fluida al tercer elemento de válvula y tiene una tercera entrada auxiliar de fluido. Una cuarta señal auxiliar está conectada de forma fluida al cuarto elemento de válvula que tiene una cuarta entrada auxiliar de fluido. Una primera interconexión conecta de manera fluida el primer paso de cruce con la tercera entrada auxiliar de fluido. Una segunda interconexión conecta de manera fluida el segundo paso de cruce con la cuarta entrada auxiliar de fluido. Una tercera interconexión conecta... [Seguir leyendo]

1. Aparato de control de válvulas para acoplar fluido a presión a un primer y a un segundo dispositivos de accionamiento, que comprende: una primera válvula doble (30) que comprende: una primera entrada (40, 41) para recibir dicho fluido a presión; una primera salida (42, 43) para acoplarse con dicho primer dispositivo de accionamiento;

un primer escape (44) ; un primer elemento de válvula (32) que tiene una primera válvula de retención de entrada (60) y un primer limitador de caudal (64) ;

un segundo elemento de válvula (33) que tiene una segunda válvula de retención de entrada (61) y un segundo limitador de caudal (65) ; un primer paso de cruce (70) que conecta de forma fluida dicho primer limitador de caudal (64) a dicha segunda válvula de retención de entrada (61) , y un segundo paso de cruce (71) que acopla de forma fluida dicho segundo limitador de caudal (65) a dicha primera válvula de retención de entrada (60) ; una segunda válvula doble (31) que comprende: una segunda entrada (54, 59) para recibir dicho fluido a presión; una segunda salida (97, 98) para conectar con dicho segundo dispositivo de accionamiento;

un segundo escape (99) ; un tercer elemento de válvula (45) que tiene una tercera válvula de retención de entrada (62) y un tercer limitador de caudal (66) ;

un cuarto elemento de válvula (46) que tiene una cuarta válvula de retención de entrada (63) y un cuarto limitador de caudal (67) ; un tercer paso de cruce (72) que conecta dicho tercer limitador de caudal (66) a dicha cuarta válvula de retención de entrada (63) ; y un cuarto paso de cruce (73) que conecta dicho cuarto limitador de caudal (67) a dicha tercera válvula de retención de entrada (62) ; una primera válvula auxiliar (34) conectada de forma fluida a dicho primer elemento de válvula (32) , teniendo dicha primera válvula auxiliar (34) una primera entrada auxiliar de fluido (75) ;

una segunda válvula auxiliar (36) conectada de forma fluida a dicho segundo elemento de válvula (33) , teniendo dicha segunda válvula auxiliar (36) una segunda entrada auxiliar de fluido (76) ; una tercera válvula auxiliar (47) conectada de forma fluida a dicho tercer elemento de válvula (45) , teniendo dicha tercera válvula auxiliar (47) una tercera entrada auxiliar de fluido (77) ; y una cuarta válvula auxiliar (50) conectada de forma fluida a dicho cuarto elemento de válvula (46) , teniendo dicha cuarta válvula auxiliar (50) una cuarta entrada auxiliar de fluido (78) ; una primera interconexión que conecta de forma fluida dicho primer paso de cruce (70) con dicha tercera entrada auxiliar de fluido (77) ;

una segunda interconexión que conecta de forma fluida dicho segundo paso de cruce (71) con dicha cuarta entrada auxiliar de fluido (78) ; una tercera interconexión que conecta de forma fluida dicho tercer paso de cruce (72) con dicha primera entrada auxiliar de fluido (75) ; y una cuarta interconexión que conecta de forma fluida dicho cuarto paso de cruce (73) con dicha segunda entrada auxiliar de fluido (76) .

2. Aparato de control de válvulas, según la reivindicación 1, en el que cada una de dichas válvulas auxiliares (34, 36, 47, 50) comprende:

una válvula auxiliar de tres vías que tiene la respectiva entrada auxiliar de fluido y una entrada eléctrica de control.

3. Aparato de control de válvulas, según la reivindicación 2, en el que cada una de dichas válvulas auxiliares (34, 36, 47, 50) comprende además:

un multiplicador auxiliar de presión (35, 47, 48, 51) controlado por medio de dicha válvula auxiliar (34, 36, 47, 50) para accionar uno de dichos elementos respectivos de válvula (32, 33, 45, 46) .

4. Aparato de control de válvulas, según la reivindicación 3, en el que cada uno de dichos multiplicadores auxiliares de presión (35, 47, 48, 51) incluye la respectiva entrada (85, 88, 91, 94) del multiplicador de presión y la respectiva salida (86, 89, 92, 95) del multiplicador de presión, y en el que dichas entradas (85, 88, 91, 94) del multiplicador de presión reciben fluido a presión de su válvula doble respectiva (30, 31) .

5. Aparato de control de válvulas, según la reivindicación 4, en el que cada una de dichas primera y segunda válvulas dobles (30, 31) incluye primeras y segundas cámaras de sincronización (38, 39, 52, 53) para suministrar fluido a presión desde el respectivo paso de cruce (70, 71, 72, 73) al respectivo multiplicador auxiliar de presión (35, 47, 48, 51) .

6. Aparato de control de válvulas, según la reivindicación 1, en el que cada una de dichas primera, segunda, tercera y cuarta interconexiones comprende la respectiva tubería de fluido (55, 56, 57, 58) que se extiende entre dichas primera y segunda válvulas dobles (30, 31) .

7. Método para controlar el primer y el segundo dispositivos de accionamiento accionados mediante fluido, que comprende las etapas de:

conectar una primera válvula doble (30) para controlar dicho primer dispositivo de accionamiento, y una segunda válvula doble (31) para controlar dicho segundo dispositivo de accionamiento, en el que cada válvula doble (30, 31) tiene los respectivos, entrada (40, 41, 54, 59) , salida (42, 43, 97, 98) , escape (44, 99) , y un par de pasos de cruce (70, 71, 72, 73) , en el que cada válvula doble (30, 31) tiene la válvula auxiliar respectiva (34, 36, 47, 50) con una entrada auxiliar (75, 76, 77, 78) , y en el que cada válvula doble (30, 31) tiene un estado de desactivación, un estado de activación y un estado de fallo;

presurizar dichas entradas (40, 41, 54, 59) con un fluido a presión;

presurizar dichos pasos de cruce (70, 71, 72, 73) utilizando dicho fluido a presión procedente de dichas entradas (40, 41, 54, 59) mientras cada una de dichas válvulas dobles (30, 31) está en un estado distinto del estado de fallo;

suministrar fluido a presión desde cada uno de los pasos de cruce respectivos (70, 71) de dicha primera válvula doble (30) a la respectiva entrada auxiliar (77, 78) de dicha segunda válvula doble (31) ;

suministrar fluido a presión desde dichos respectivos pasos de cruce (72, 73) de dicha segunda válvula doble (31) a la entrada auxiliar respectiva (75, 76) de dicha primera válvula doble (30) ;

activar cada válvula auxiliar respectiva (34, 36, 47, 50) según el funcionamiento deseado de dichos primer y segundo dispositivos de accionamiento, para mover de forma controlada dichas válvulas dobles (30, 31) entre dichos estados de activación y desactivación respectivos; y si una de dichas válvulas dobles (30, 31) entra en un estado de fallo, despresurizar el respectivo paso de cruce (70, 71, 72, 73) eliminando de este modo dicho fluido a presión de una de las respectivas entradas de dichas válvulas auxiliares (75, 76, 77, 78) para hacer que la otra de dichas válvulas dobles (30, 31) adopte dicho estado de fallo.

8. Método, según la reivindicación 7, en el que el multiplicador auxiliar de presión respectivo (35, 47, 48, 51) está conectado entre cada válvula auxiliar (34, 36, 47, 50) y la respectiva válvula doble (30, 31) , cuando se activa la válvula auxiliar respectiva (34, 36, 47, 50) se proporciona dicho fluido a presión procedente del paso de cruce respectivo (70, 71, 72, 73) para el accionamiento de dicho multiplicador auxiliar de presión respectivo (35, 47, 48, 51) .

9. Método, según la reivindicación 8, en el que cada multiplicador auxiliar de presión (35, 47, 48, 51) incluye una entrada respectiva del multiplicador de presión (85, 88, 91, 94) , comprendiendo además dicho método la etapa de:

suministrar fluido a presión a cada una de dichas entradas respectivas del multiplicador de presión (85, 88, 91, 94) procedente de la cámara de sincronización correspondiente (38, 39, 52, 53) que recibe fluido a presión del paso de cruce respectivo (70, 71, 72, 73) .

10. Método, según la reivindicación 7, en el que dichos primer y segundo dispositivos de accionamiento están compuestos por un embrague (11) y un freno (12) , respectivamente, de una prensa (10) .

11. Sistema para una prensa (10) que puede funcionar a partir de una fuente de fluido a presión que comprende:

un dispositivo de accionamiento (11) del freno; un dispositivo de accionamiento (12) del embrague; una primera válvula doble (30) que comprende:

una primera entrada (40, 41) para recibir dicho fluido a presión; una primera salida (42, 43) para su conexión con dicho dispositivo (11) de accionamiento del freno; un primer escape (44) ; un primer elemento de válvula (32) que tiene una primera válvula de retención de entrada (60) y un primer limitador de caudal (64) ;

un segundo elemento de válvula (33) que tiene una segunda válvula de retención de entrada (61) y un segundo limitador de caudal (65) ; un primer paso de cruce (70) que conecta de modo fluido dicho primer limitador de caudal (64) a dicha segunda válvula de retención de entrada (61) , y un segundo paso de cruce (71) que conecta de modo fluido dicho segundo limitador de caudal (65) a dicha primera válvula de retención de entrada (60) , una segunda válvula doble (31) que comprende: una segunda entrada (54, 59) para recibir dicho fluido a presión; una segunda salida (97, 98) para su conexión con dicho dispositivo de accionamiento (12) del embrague; un segundo escape (99) ; un tercer elemento de válvula (45) que tiene una tercera válvula de retención de entrada (62) y un tercer limitador de caudal (66) ;

un cuarto elemento de válvula (46) que tiene una cuarta válvula de retención de entrada (63) y un cuarto limitador de caudal (67) ; un tercer paso de cruce (72) que conecta dicho tercer limitador de caudal (66) a dicha cuarta válvula de retención de entrada (63) ; y un cuarto paso de cruce (73) que conecta dicho cuarto limitador de caudal (67) a dicha tercera válvula de retención de entrada (62) ;

una primera válvula auxiliar (34) conectada de forma fluida a dicho primer elemento de válvula (32) , teniendo dicha primera válvula auxiliar (34) una primera entrada auxiliar de fluido (75) ; una segunda válvula auxiliar (36) conectada de forma fluida a dicho segundo elemento de válvula (33) , teniendo dicha segunda válvula auxiliar (36) una segunda entrada auxiliar de fluido (76) ;

una tercera válvula auxiliar (47) conectada de forma fluida a dicho tercer elemento de válvula (45) , teniendo dicha tercera válvula auxiliar (47) una tercera entrada auxiliar de fluido (77) ; una cuarta válvula auxiliar (50) conectada de forma fluida a dicho cuarto elemento de válvula (46) , teniendo dicha cuarta válvula auxiliar (50) una cuarta entrada auxiliar de fluido (78) ;

una primera interconexión que conecta de forma fluida dicho primer paso de cruce (70) con dicha tercera entrada auxiliar de fluido (77) ; una segunda interconexión que conecta de forma fluida dicho segundo paso de cruce (71) con dicha cuarta entrada auxiliar de fluido (78) ;

una tercera interconexión que conecta de forma fluida dicho tercer paso de cruce (72) con dicha primera entrada auxiliar de fluido (75) ; y una cuarta interconexión que conecta de forma fluida dicho cuarto paso de cruce (73) con dicha segunda entrada auxiliar de fluido (76) .

12. Sistema para una prensa, según la reivindicación 11, en el que cada una de dichas válvulas auxiliares (34, 36, 47, 50) comprende: una válvula auxiliar de tres vías que tiene una entrada auxiliar respectiva de un fluido y una entrada de control eléctrico.

13. Sistema para una prensa, según la reivindicación 12, en el que cada una de dichas válvulas auxiliares (34, 36, 47, 50) comprende además:

un multiplicador auxiliar de presión (35, 47, 48, 51) controlado mediante dicha válvula auxiliar (34, 36, 47, 50) para accionar uno de dichos respectivos elementos de válvula (32, 33, 45, 46) .

14. Sistema para una prensa, según la reivindicación 13, en el que dichos multiplicadores auxiliares de presión (35, 47, 48, 51) incluyen cada uno de ellos la respectiva entrada del multiplicador de presión (85, 88, 91, 94) y la respectiva salida del multiplicador de presión (86, 89, 92, 95) y en el que dichas entradas del multiplicador de presión 10 (85, 88, 91, 94) reciben fluido a presión de sus válvulas dobles respectivas (30, 31) .

15. Sistema para una prensa, según la reivindicación 14, en el que dichas primera y segunda válvulas dobles (30, 31) incluyen cada una de ellas primeras y segundas cámaras de sincronización (38, 39, 52, 53) para suministrar fluido a presión procedente del paso de cruce respectivo (70, 71, 72, 73) al multiplicador de presión respectivo (35, 47, 48, 51) .

16. Sistema para una prensa, según la reivindicación 11, en el que cada una de dichas primera, segunda, tercera y cuarta interconexiones comprenden una respectiva tubería de fluido (55, 56, 57, 58) que se extiende entre dichas primera y segunda válvulas dobles (30, 31) .