Batería de válvulas con válvula de circulación de bus CAN.

Batería de válvulas hidráulicas,

con varias secciones de válvula (S1 - S5,

Sx) unidas de forma modular, de las que al menos algunas contienen al menos un sistema eléctrico de accionadores (13) y/o un sistema de sensores (15) y al menos un sistema electrónico de válvula de control y/o evaluación (16) y

con un cableado de bus CAN (K) que conecta al menos algunas secciones de válvula (S1 - S5, Sx) con un equipo de control central (C) para el control y/o la supervisión de las secciones de válvula (S1 - S5, Sx),

donde está integrada estructuralmente en la batería de válvulas hidráulicas una sección de válvula de circulación (20) asociada funcionalmente a las secciones de válvula (S1 - S5, Sx) que está dispuesta para la descarga de presión entre una conexión de bomba (P, PA) y una conexión de retorno (R, RA) de la batería de válvulas hidráulicas y que está provista de un control inteligente de válvula de circulación (μC1),

estando conectado el control inteligente de válvula de circulación (μC1) al menos para la comunicación con al menos una sección de válvula (S1 - S5, Sx) con una conexión de comunicación (B) al cableado de bus CAN (K),

pudiendo activarse la sección de válvula de circulación (20) directamente o a través del control inteligente de válvula de circulación (μC1) adicionalmente de forma independiente de la conexión de comunicación (B) con el cableado de bus de comunicación (K) y

estando diseñado el control inteligente de válvula de circulación (μC1) de forma que procesa las señales en el cableado de bus CAN (K) y usa las mismas para el control de la sección de válvula de circulación (20).

Batería de válvulas con válvula de circulación de bus CAN.

La invención se refiere a una batería de válvulas hidráulicas de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

El estándar conocido (por ejemplo: instrucciones de la empresa SAUER DANFOSS, 11/2005, "PVED-CC Series 4 for PVG 32", Nº 157R9960, www.sauer-danfoss.com) de tales baterías de válvulas es diseñar el cableado al respectivo sistema electrónico de válvula contenido en la sección con cables individuales, conectándose el respectivo sistema de accionadores y/o sistema de sensores contenido en la sección con conectores de enchufe. En una batería de válvulas con cuatro secciones existen, por ejemplo, ocho conectores de enchufe y correspondientemente muchos bucles de cable. Según un procedimiento de guirnalda (Daisy chain) se unen las secciones adyacentes, respectivamente, a través de lazos de alimentación de potencia y lazos de cable de señal de un cable de bus (bus CAN) . En cada sección, por consiguiente, se tienen que colocar al menos dos conectores de enchufe. La complejidad de costes para la preparación y aplicación de los muchos lazos de cables y conectores de enchufe es elevada. Sin embargo, es grave la desventaja de que los conectores de enchufe necesitan relativamente mucho espacio que, especialmente en formas constructivas más pequeñas, apenas se da, lo que dificulta la aplicación y la retirada de los conectores de enchufe. Además, existe el riesgo de que, por ejemplo, en el campo de la hidráulica móvil en condiciones generales de uso los conectores de enchufe y/o lazos de cable entre los conectores de enchufe sean dañados o arrancados.

Para aplicaciones industriales, en espacios interiores con dispositivos estacionarios es habitual colocar líneas de bus como cables codificados, por ejemplo, con dos conductores. Cuando en tales lugares de fabricación es importante sobre todo un elevado grado de libertad para la ampliación o limitación o rediseño en cualquier momento de dispositivos interconectados, entonces una realización del cableado está establecida, por ejemplo, en forma del denominado sistema de bus ASI (Informationsschrift NEXAN, SN 24017, del 14.06.2007 "Energiebusleitung ASI mit Poliurethan-Mantel HI11Y-FL") . Un estándar comparable hasta ahora no se ha usado para baterías de válvulas hidráulicas debido a requisitos completamente diferentes y debido al grado de libertad no necesariamente requerido para rediseños, probablemente también debido a que los estándares generalizados para baterías de válvulas hidráulicas han dado buen resultado y existían temores y prejuicios con respecto a la relevancia en cuanto a la seguridad.

Debido a tales prejuicios con respecto a la relevancia para la seguridad, las válvulas de circulación no se integran en el sistema de bus de baterías de válvulas, sino que se controlan de forma separada del sistema de bus para crear una redundancia que sirva para la seguridad. Las válvulas de circulación se usan para, en caso de estados que pongan en riesgo la seguridad de sistemas hidráulicos, llevar la alta presión de hasta varios cientos de bares rápidamente fuera del sistema.

Un ejemplo de un sistema hidráulico que usa una batería de válvulas y una válvula de circulación está mostrado en la Figura 1. La Figura 1 muestra un sistema hidráulico con un grupo motobomba 10 que está unido a través de un bloque de conexión 20 con una batería de válvulas con cinco secciones de válvula S1, S2, S3, S4 y S5. En el ejemplo mostrado en la Figura 1, las secciones de válvula S2, S3 y S5 sirven para el control del suministro de presión a consumidores mediante válvulas de compuerta de varios pasos o de asiento a través de las líneas de trabajo A y B. La sección de válvula S4 contiene una válvula de salida y la sección de válvula S1 sirve para la regulación de la corriente volumétrica mediante un regulador de corriente proporcional. El bloque de conexión 20 une el bloque de bomba 10 con la batería de válvulas, compuesta de S1 a S5. El bloque de conexión 20 contiene una válvula de circulación 21, con la que se puede desviar la presión de la conexión PA hacia el bloque de bomba 10 al depósito a través de la conexión de retorno RA. Durante el funcionamiento normal, cuando está sometida a corriente la válvula de retorno 21, de tal manera que se cierra la válvula de retorno 21, la presión se transfiere a la conducción de presión P que abastece las secciones de válvula S1 a S5.

Las Figuras 2A y B muestran dos vistas diferentes de un sistema hidráulico que realiza el bloque de conexiones hidráulico de la Figura 1. En la Figura 2, las secciones de válvula S1 a S5 están apiladas unas sobre otras y están unidas entre sí a través de una placa de montaje 30. El bloque de conexión 20 con válvula de circulación 21 integrada y válvula de limitación de la presión sirve de unión entre la batería de válvulas y el bloque de bomba 10.

Como se puede ver en la Figura 1, las válvulas en el bloque de conexión 20 y las secciones de válvula S1 a S5 se pueden activar eléctricamente a través de electroimanes m1, m4, m5, m6, m7, m8 y m9. La Figura 3 muestra esquemáticamente cómo se puede controlar el sistema hidráulico de la Figura 1 eléctricamente. Para representar la problemática, sin embargo, se simplificó el bloque de conexiones hidráulico complejo de la Figura 1. La Figura 3 muestra ahora la sección de bomba 10, el bloque de conexión 20 con la válvula de circulación 21, sin embargo, sin la válvula de limitación de la presión de la Figura 1 y la sección de válvula S2 con una válvula de compuerta de 4/3 pasos para el control de un émbolo 50 de doble efecto como consumidor. Esta representación simplificada del ejemplo de conexión hidráulica de la Figura 1 está representada en el lado derecho de la Figura 3 con la referencia H.

Una recomendación para el control hidráulico de un circuito hidráulico de este tipo, que cumple los requisitos relevantes para la seguridad, se proporciona en el informe del BGIA 2/2008 para la seguridad funcional de controles de máquina del Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit BGIA (Instituto para la seguridad en el trabajo de la oficina de seguros y prevención de accidentes laborales BGIA) en la página 130. El informe del BGIA muestra como ejemplo de una parte relacionada con la seguridad del control (safety related parts of control systems, SRP/CS) un control de máquina de movimiento de tierras con sistema de bus, con el que se debe evitar un arranque inesperado, es decir, se deben evitar movimientos inesperados de los aparatos de trabajo de máquinas de movimiento de tierras. A través de la conexión de comunicación B (línea de bus) pasan las señales al control de la válvula de varios pasos proporcional de la sección de válvula S2. Para esto se reciben las señales por un controlador !C2 apto para bus, se interpretan y se transmiten a través de una línea de control AC2 a los imanes proporcionales m4 y m5 para el control de la válvula de varios pasos. En la Figura 3 están representadas las conexiones eléctricas en el lado izquierdo de la Figura con la referencia E. Otro controlador !C1 recibe una señal redundante de la línea de bus B. El otro controlador !C1 está unido además directamente con un sistema de medición de recorrido 72 de la válvula de compuerta de varios pasos de la sección de válvula S2. El otro controlador !C1 valora las señales del sistema de medición de recorrido 72 y la señal en la línea de bus B y decide si el consumidor 50 está llevando a cabo un movimiento inesperado. En caso de un movimiento inesperado, el otro microcontrolador !C1 desconecta la exposición a corriente del imán m1 de la válvula de circulación 21 a través de la línea de control AC1, de tal manera que la válvula de circulación 21 se hace pasar a través del resorte interno al estado de reposo, bombeando la bomba líquido hidráulico de vuelta directamente a través del retorno R al depósito. Otro sensores, tales como los sensores de posición 71 o sensores de presión (no mostrados) están conectados con el otro microcontrolador !C1 a través de conductores directos de conexión EC1, EC3, EC4 para reconocer movimientos inesperados y controlar correspondientemente la válvula de circulación 21. Otras unidades de control !Cn para secciones adicionales de válvula pueden añadirse, tal como está indicado en la Figura 3.

Para el control total de los distintos componentes se usa un equipo de control C central, que se comunica a través de la línea de bus B con todos los sistemas electrónicos de control !C1, !C2, …, !Cn para controlar secciones de válvulas. Para garantizar la seguridad del sistema, el sistema de sensores de supervisión 71 y 72 está conectado, evitando... [Seguir leyendo]

1. Batería de válvulas hidráulicas,

con varias secciones de válvula (S1 - S5, Sx) unidas de forma modular, de las que al menos algunas contienen al menos un sistema eléctrico de accionadores (13) y/o un sistema de sensores (15) y al menos un sistema electrónico de válvula de control y/o evaluación (16) y

con un cableado de bus CAN (K) que conecta al menos algunas secciones de válvula (S1 - S5, Sx) con un equipo de control central (C) para el control y/o la supervisión de las secciones de válvula (S1 - S5, Sx) ,

donde está integrada estructuralmente en la batería de válvulas hidráulicas una sección de válvula de circulación (20) asociada funcionalmente a las secciones de válvula (S1 - S5, Sx) que está dispuesta para la descarga de presión entre una conexión de bomba (P, PA) y una conexión de retorno (R, RA) de la batería de válvulas hidráulicas y que está provista de un control inteligente de válvula de circulación (µC1) ,

estando conectado el control inteligente de válvula de circulación (µC1) al menos para la comunicación con al menos una sección de válvula (S1 - S5, Sx) con una conexión de comunicación (B) al cableado de bus CAN (K) ,

pudiendo activarse la sección de válvula de circulación (20) directamente o a través del control inteligente de válvula de circulación (µC1) adicionalmente de forma independiente de la conexión de comunicación (B) con el cableado de bus de comunicación (K) y

estando diseñado el control inteligente de válvula de circulación (µC1) de forma que procesa las señales en el cableado de bus CAN (K) y usa las mismas para el control de la sección de válvula de circulación (20) .

2. Batería de válvulas hidráulicas según la reivindicación 1, caracterizada porque el control inteligente de válvula de circulación (µC1) presenta al menos un procesador.

3. Batería de válvulas hidráulicas según al menos una de las reivindicaciones 1 - 2, caracterizada porque al menos una de las secciones de válvula (S1 - S5, Sx) está equipada con un procesador (µC1, µCn) que controla una sección de válvula (S1 - S5, Sx) o un grupo de secciones de válvula (S1 - S5, Sx) .

4. Batería de válvulas hidráulicas según al menos una de las reivindicaciones 1-3, caracterizada porque el equipo de control central (C) está conectado al cableado de bus CAN (K) y porque la sección de válvula de circulación (20) se puede activar también independientemente de señales del equipo de control central (C) en la conexión de bus de comunicación (B) , preferentemente por un supervisor de sistema o de presión de carga o un disyuntor de emergencia, preferentemente a través de un cableado directo, que evita el procesador, a un accionador (13) de la sección de válvula de circulación (20) .

5. Batería de válvulas hidráulicas según al menos una de las reivindicaciones 1-4, caracterizada porque el control inteligente de válvula de circulación (!C1) está realizado de tal manera que se usa en el cableado de bus CAN (K) como el equipo de control central (C) para un sistema hidráulico con la batería de válvulas hidráulicas.

6. Batería de válvulas hidráulicas según al menos una de las reivindicaciones 1-5, caracterizada porque una válvula de circulación (21) de la sección de válvula de circulación (20) presenta como accionador (13) un imán proporcional.

7. Batería de válvulas hidráulicas según la reivindicación 6, caracterizada porque el accionador (13) de la válvula de circulación (21) de la sección de válvula de circulación (20) durante el funcionamiento normal está expuesto a corriente, de tal manera que la presión de abastecimiento de válvula de circulación se transmite a consumidores conectados a las secciones de válvula (S1-S5, Sx) y porque en el estado no expuesto a corriente del accionador (13) , un resorte conmuta la válvula de circulación (21) de tal manera que la presión de abastecimiento de válvula de circulación se conduce a un depósito.

8. Batería de válvulas hidráulicas según al menos una de las reivindicaciones 1-7, caracterizada porque la batería de válvulas hidráulicas comprende además sensores de posición/o presión (15, 71, 72, 73) conectados al cableado de bus CAN (K) .

9. Batería de válvulas hidráulicas según la reivindicación 8, caracterizada porque los sensores de posición y/o presión (15, 71, 72, 73) presentan sistemas electrónicos de sensor de control y/o evaluación (!C1, !C2, !Cn) que están conectados al cableado de bus CAN (K) .

10. Batería de válvulas hidráulicas según la reivindicación 8 ó 9, caracterizada porque los sensores de posición y/o presión (15, 71, 72, 73) están unidos directamente con el control inteligente de válvula de circulación (!C1) , están asignados funcionalmente a la sección de válvula de circulación (20) o incluso están incluidos en la misma.

11. Batería de válvulas hidráulicas según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque

como al menos otra sección (S0) integrada constructivamente en la batería de válvulas está prevista una sección inalámbrica de control y/o supervisión de la función y está conectada con la conexión de comunicación (B) al cableado de bus CAN (K) .

12. Batería de válvulas hidráulicas según al menos una de las reivindicaciones 1-11, caracterizada porque el

cableado de bus de comunicación (K) presenta al menos un cable (60) que tiene un recorrido de forma continua a lo largo de una carcasa (11) de los sistemas electrónicos de sensor/válvula (16) y el control inteligente de válvula de circulación (!C1) , porque entre el cable (60) y los sistemas electrónicos de sensor/válvula (16) o el control inteligente de válvula de circulación (!C1) está prevista una conexión de contacto sin enchufe con al menos una espiga de contacto (80) introducida a presión con unión de fuerza en el cable (60) por conductor (26) del cable (60) , porque la conexión de contacto presenta una tapa (40) que cubre el cable (60) , que se puede aplicar sobre la carcasa (11) de los sistemas electrónicos de sensor/válvula (16) o el control inteligente de válvula de circulación (!C1) con unión de fuerza y compresión con un alojamiento de colocación (24) para el cable (60) y porque la al menos una espiga de contacto (80) está dispuesta en al menos un zócalo (17) instalado en un paso (23) de la carcasa (11) de los sistemas electrónicos de sensor/válvula (16) o el control inteligente de válvula de circulación (!C1) y sobresale de la carcasa (11) transversalmente con respecto a la dirección del recorrido del cable (60) hacia el exterior al alojamiento de colocación (24) y en la carcasa (11) se conecta a al menos una placa (19) colocada en el zócalo (17) de los sistemas electrónicos de sensor/válvula (16) o del control inteligente de válvula de circulación (!C1) .