CN1450273A - 电子液压控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于地下支撑设备的电子液压控制设备，它带有一个由电磁铁(2，2’)和可与电磁铁(2，2’)相连接的多个控制阀共同组成的液压阀阀块(1)，还带有一个包含电气和/或电子电路的接线板(7)，阀块(1)的所有致动器(2，2’)可通过可拆卸的插头连接线与接线板(7)接通。接线板(7)通过电缆(21)与用于在支撑结构中进行数据传输的控制装置(20)相连接。本发明可实现所有电磁铁(2，2’)与接线板(7)的同时接触。接线板(7)安装在一个罩形外壳(9)中，它固定在阀块(1)的背面(3)上，在安装的状态下，将所有电磁铁(2)罩住。接线板(7)以灌注材料(19)灌注封装，在接线板(7)上刚性地固定有插头部件(6，6’)，它们的排列方式与致动器(2，2’)在阀块(1)上的分组方式相符合，在安装罩(9)时，它们与其所属的、位于电磁铁(2)上的插头套管(5)相接合。

Description

电子液压控制设备

本发明涉及一种用于地下支撑设备的电子液压控制设备，它由一个阀块(Ventilblock)和一个接线板(Schaltungsplatine)组成，其中的阀块包括电气操作的致动器以及可以和这些致动器相连接的、成组安装的多个控制阀的液压阀，其中的接线板包含电气和/或电子电路，阀块的所有致动器可以通过可拆卸的插头连接线与接线板连接或者接通，其中接线板可以连接到一个控制装置上，该控制装置用于数据传送以及对支撑单元的工作状态进行检测和评估。

此类的电子液压控制设备长期以来用于地下工程。已知的方式是，将通常由电磁铁构成的致动器和支撑单元的液压阀相互靠在一起集成在一个阀块上，并将其固定在支撑单元的支撑台架处。出于安全性技术的考虑，将用于该阀块的电子液压阀的控制装置——该控制装置上设置有手动操作的保护开关和急停开关——分别在相邻的支撑台架处，并通过电缆插头连接线间接地与电磁铁相连，或通过一个阀控制条(Ansteuerleiste)中间电路与电磁铁相连接。对于带有阀控制条的实施方式，具有一个保护在外壳内部的、带有插孔的接线板，它通过各个插头电缆与致动器相连接。该方式的缺点是，致动器或电磁铁与阀控制条的电气连接很耗时，而且由于插头和附件的数量太多，从支撑台架上引出的电缆可能存在很多潜在的机械故障源、电气或电子接线错误的故障源。将全部的致动器连接到阀控制条很耗时，而且还需要保证控制装置能够识别出哪些致动器以及哪些液压阀门连在阀控制条的哪个连接位置上。而且负责接线的人员还必须注意，保证所有的连接正确而且工作正常。

本发明的申请人已经对此类带有阀控制条的电子液压控制设备的不同修改方案提出了建议，并进行了试验验证。从DE37 08 902中已知，控制设备不是通过单个的电缆，而是通过一个整体的带有插头套管(Steckmuffen)的连接条与阀控制条相连接，再以单个电缆将阀控制条与电磁铁连接。可以在连接条上和在控制装置的背面同时实现将所有的插头连接，并形成所有的电气接触。

在DE197 51 007中已知一种用于电子液压支撑控制器的控制装置，在其背部的一个盒子内具有接线板，该接线板封装在灌注材料中，它可以直接设置有一个在控制装置背部打开的插孔。将该接线板以灌注材料灌注封装可以实现防止湿气和灰尘的最好的保护。在生产接线板时，将所有插孔的相互排列进行调整，可以保证插孔和接线板之间的固定，以便用于后接的电磁铁的连接电缆可以设置在一个共同的插头条(Steckerleiste)上，并可以同时与控制装置上的接线板相接触。然而这种实施方式的问题在于，由于控制装置安装在相邻的可拆卸支架座上，因此从一个可拆卸支架座到另一个可拆卸支架座的电缆数目过多。

本发明的任务在于，提供一种电子液压控制设备，它可以实现控制阀致动器安全而快速的连接，减少支撑设备的电缆连接线数量，并使得与现有技术相比，故障源更少。

该任务通过权利要求1中所描述的发明实现。根据本发明，接线板设置在一个可拆卸地固定在阀块上的外壳部件中，在该外壳部件内部，为使得阀块的所有致动器同时接触，插头部件接合，插头部件在接线板上的设置与阀块上致动器分组的方式相符合。根据本发明的电子液压控制设备利用了以下情况，即阀块中的支撑单元的控制阀与一个预先给定的排列方式相结合，例如将控制阀分组成两列，每列四个或五个控制阀。例如在DE101 12 496中就描述了此类阀块中控制阀的分组方法。为实现所有致动器同时接触，本发明中的解决方案目前考虑到利用给定的阀块上的致动器或电磁铁的排列方式；由于带有控制电子电路的接线板设置在外壳部件内，并且设置有与阀块上的排列方式相应的插头部件，当将外壳部件安装在阀块上时，所有致动器将同时与接线板接触。此方式的优点是，独立的控制条与电磁铁之间的阀电缆可以取消，这样无电缆连接方式可以降低费用并避免潜在的故障源。此种接触方式同时保证操作人员可以以唯一的、简单而且省时的安装步骤，将全部电磁铁连接好。

在一种优选的实施例中，外壳部件带有一个罩(Haube)，该罩由后壁和环绕的侧壁组成。适当的罩不仅能保证与阀块的牢固机械连接，即从而保证了接线板与电磁铁之间的牢固连接，而且在安装好之后形成一个保护单元，由于外壳部件的罩式结构，该单元还可以同时提供附加的对例如水和灰尘等干扰的保护。通过这个罩将全部的电气元件和电子元件封装起来，因此与现有技术相比，可以明显提高对电磁铁以及控制电子元件的保护。特别具有优点的是，在罩和阀块之间进行密封，可以完全避免湿气或灰尘进入罩的内部。罩建议用深拉板(tiefgezogenen Blech)制成，特别是黄铜板或者钢板。此外建议在后壁和/或侧壁处设置加固筋(Versteifungsrippen)或加固卷边(Versteifungssicken)或类似物，以使得罩的安装更容易。

在一种优选的实施例中，在外壳部件和阀块上设置有校准装置。在安装外壳时，在插头部件与致动器接触之前，该校准装置用于外壳的定位和对中。此处的校准装置由至少一个定位销和至少一个相应的定位销孔组成，例如阀块上带有定位销而罩上带有定位销孔。此外建议罩和阀块设置有适当的成型连接装置(Formschlubmittel)，它使得罩只能以一个方向固定在阀块上。在一个可能的实施例中，校准装置可以同时构成成型连接装置，例如可由多个定位销和多个定位销套管组成，但是它们的横截面互相有差异。另一种选择是将定位销和定位销套管不对称地分布设置在阀块上，或者罩和阀块具有不对称的凸起或突出部分。

一种特别简单而且费用低地将接线板固定在罩中的方法是，通过间距保持器使接线板保持一定间距平行地固定在罩的后壁上。以这种固定方式，当接线板在后壁上固定好之后，还可以将其灌注在灌注材料中，并将接线板与后壁之间的间隙空间完全用灌注材料填满，使得灌注材料硬化之后，接线板可以实现稳定的定位，并且对于设置在接线板上的电子元件也可以提供防潮和防尘保护。另一种可取的方式是使插头部件带有插座接口，在插头部件后部带有连接脚，用于与接线板焊接连接，插头部件通过连接脚、插座接口和灌注材料固定到接线板上。在一种优选的实施例中，灌注材料不仅灌注在接线板和后壁之间的间隙空间内，而且填充到罩内的一定高度，使得插座接口连同插头部件一起被封装在灌注材料内。当灌注材料硬化后，该措施将提高各插头部件在罩内固定的牢固程度。

特别具有优点的是插头部件可以插入到致动器背面的插孔中。另一种可取的方式是在安装好的状态下，在插头部件和插孔之间设置至少一个密封元件，它最好是一个可以与插头部件一起插入到插孔中的O形圈，以实现附带的密封和防止湿气和灰尘侵入的保护。对于带有罩的实施例，具有优点的是在罩的侧壁上设置至少一个插头套管或一个用于将接线板连接到控制装置上的电缆出口。另外也可以实施这样的连接，即使得设置在外壳部件内的接线板不仅可以与阀块上的致动器相连接，也可以与一个接有其它致动器的外部接线板或者与外部致动器相连接。另外，该接线板可以包括至少一个用于实现附加功能的附加电路，该附加功能可包括例如接地识别、外部致动器的控制、传感器的信号处理等。保证罩安全地固定在阀块上最好可以通过至少使用一个螺栓实现。

附图说明

附图中所给出的实施例说明了根据本发明的电子液压控制设备的其它优点以及结构。如图所示：

图1：根据本发明的电子液压控制设备的系统结构的示意图；

图2：带有集成的接线板和插头部件的根据本发明所使用的罩的纵剖面简图；

图3：图2中罩的侧视图；以及

图4：图3中罩的俯视图。

具体实施方式

图1中的整个电子液压支撑控制设备10大体上包括一个整体阀块1，在阀块中重叠并相邻地设置有多列接受孔，这些孔中插入液压控制阀的阀座(Ventilpatrone)，阀座可以借助于作为致动器的电气操作的电磁铁2，2’来开关。对于每一个控制阀，设置有一个独立的电磁铁2，2’，其中电磁铁2，2’以及阀块1中的控制阀在阀块1的背面3以一种预先给定的排列方式分组设置。排列方式例如可以包括两列，每列五个电磁铁2，2’。在每个电磁铁2，2’的末端4连接有一个以附图标记5来表示的插头套管，见图1，在插头套管中可插入插头部件6或6’，用于电磁铁2，2’的电气接触。所有插头部件6，6’固定在接线板7上，接线板固定在罩9的背面8上，并借助于灌注材料19进行防尘和防潮保护。接线板7上带有未详细表示出的电气和电子部件以及印刷电路板上的线路，一个置于其上的控制装置20通过电缆连接线21向接线板7传送信号，以根据该信号对一个或多个电磁铁2，2’进行开关操作。

可见阀块1固定在一个未表示出的支撑设备的支撑台架上，该支撑设备包括多个支撑单元，其中用于控制该阀块的控制装置20设置在相邻的支撑台架上，该控制装置在前面除带有操作开关外还带有紧急开关和保护开关，这种设计的目的是，当出现紧急情况时，例如出现错误的开关动作时，可以在一个保护位置手动地对阀块1中的控制阀进行开关操作。通过电缆22和23，控制装置20可以和其它的、没有表示出来的控制装置相连接，该控制装置设置在相邻的可拆卸支架座或支撑单元上。

本发明可以实现所有的电磁铁2，2’与接线板7同时接触。因此，接线板7设置在一个罩形的外壳部件9内，该外壳部件可固定在阀块1的背面3上，在安装好的状态下，外壳部件将所有的电磁铁2，2’罩住。对此可参见图2至图4的进一步描述。

图2中表示的基本上是图1中的实施例，并且使用了相同的附图标记。在阀块1中，按预先给定的分组方式设置有多个控制阀，它们分别装配有一个作为致动器的电磁铁2，2’在图2中仅表示出了两个电磁铁2，2’。所有的电磁铁2，2’在其末端具有套管形的上部部件12，上部部件带有内置插头13，它们共同形成了一个插头套管(对照图1中的附图标记5)，固定在接线板7上的插头部件6，6’在安装时可插入插头套管中，并衔接到所示的安装位置，以保证电磁铁2，2’通过插头部件6，6’与接线板7电气接触。插头部件6，6’与电磁铁2，2’的接触仅通过将罩9安装在阀块1上的方式实现。

罩9具有后壁8和环绕的侧壁14，该罩最好由深拉板制成。接线板7通过多个间距保持器15与罩9的后壁8之间保持一定间距，并且在罩9的内部16中固定到后壁8上。它的厚度最好约为3.2mm至3.8mm，并且具有相当高的抗弯曲强度。根据电磁铁2，2’的数量、位置以及分组，在接线板7上具有多个插头部件6，6’，6”，6。它们具有至少2个、最好为4个位于插座接口18背面的连接脚17，用于与接线板7进行机械和电气连接，这些连接脚与接线板7焊接在一起。插头部件6在接线板7上的准确位置在焊接连接脚17之前和之后通过量规进行检测或校正，以保证所有的插头部件6至6的位置和方向准确地与插头套管，也即是与电磁铁2，2’上的外壳的上部部件12的位置相对应。将接线板7、间距保持器15和插座接口18灌注在灌注材料19内，不仅对接线板7和后壁8之间的间隙空间进行填充，而且对罩9中的内部空间16进行填充，直至灌注到接线板7的上侧被覆盖为止。硬化后的灌注材料可以对接线板7以及连接在其上的插头部件6至6起到附加的强化作用，使得插头部件6基本上按照其定位刚性地固定在接线板7上。

从图2中还可知，在阀块1上还设置有至少一个定位销25，它通过阀块1的背面至少伸出到以下位置，即在安装时，定位销孔28延伸到设置在罩9的内部空间16中的一个定位板26上，直到插头部件6的头部尖端27以同样的高度到达外壳的上部部件12处。特别如图4中所示，带有定位销孔28的定位板26可以固定于罩9的侧壁14的一角处，特别是被熔焊或者焊接在那里。从图4中可明显看出，外壳9带有第二定位装置30，它由定位销孔31以及与阀块上其对应的定位销39构成。定位装置30的定位销孔31的直径小于定位销孔28的直径，因此外壳9在理论上只能以两种定位和定向方式靠近并固定在阀块1的背面。定位装置30位于罩9的外侧上，其它的定位装置25，28位于罩9的内侧空间16中。

在安装状态下，如图2所示，插头部件6完全衔接到套筒形的上部部件12中，罩9通过螺栓32，33和固定片34，35插入到侧壁14的短的横边内，固定在阀块1上相应的螺纹孔上。在安装状态中，一个位于插头部件的保持槽(Haltenut)内的O形圈35设置到电磁铁2的上部部件12内部进行密封，起到防尘和防止湿气对电磁铁2侵入的作用。O形圈35仅起到附加的密封作用，因为在罩9和阀块1之间已经嵌入了一个环绕的密封装置(未表示出)，在安装状态下，该密封圈可以保证罩9的内部16无湿气侵入。

接线板7可以通过一根电缆21与控制装置20相连接，如图1所示，该电缆通过罩9的上边或者横面上的一个电缆出口穿出。另外还可以例如在罩9的侧壁14的横边上设有多个插头套管36，37，38，其中插头套管36用于通过电缆21以及所属的电缆插头连接控制装置20(见图1)，而插头套管37，38可用于连接其它阀块的接线板或外部电磁铁。

对于本领域的技术人员，可由上述说明得到一系列修正方案，这也落在权利要求的保护范围之内。阀块中电磁铁的个数以及所属的在接线板上的插头部件的个数可以是不同的。图中所示的插头部件构成了优选的插头。但也可以使用其它的插头。电子线路中可以具有附加功能，例如接地识别等。在罩和阀块上可以设置有其它的校准装置和成型连接装置。阀块可以带有不对称的凹入部分(Absatz)，通过该凹入部分，罩只能以某一个方向安装。罩上还可以设有定位销，并可插入到阀块上对应的定位销孔内。本发明及其实施例中以电磁铁与作为致动器。但是这里也可以使用其它的致动器，例如压电式致动器，而不会偏离本发明的主题。

Claims (18)

1.用于地下支撑设备的电子液压控制设备，它带有一个由电子操作的致动器(2，2’)以及可以和这些致动器相连接的多个控制阀组合而成的液压阀阀块(1)，还带有包含电气和/或电子电路的接线板(7)，阀块(1)的所有致动器(2，2’)可以通过可拆卸的插头连接线与该接线板(7)连接或者接通，其中，将该接线板(7)与一个控制装置(20)相连接，该控制装置(20)用于数据传输以及对支撑设备的支撑单元的工作状态进行检测和评估，其特征在于，接线板(7)设置在一个以可拆卸的方式固定在阀块(1)上的外壳部件(9)中，并且为了使阀块(1)的所有致动器(2，2’)同时接触，在外壳部件(9)的内部(16)中设置了插头部件(6，6’，6”，6)，这些插头部件在接线板(7)上的排列方式与致动器(2，2’在阀块上的分组方式相符合。

2.如权利要求1所述的电子液压控制设备，其特征在于，外壳部件由带有后壁(8)和环绕侧壁(14)的罩(9)组成。

3.如权利要求2所述的电子液压控制设备，其特征在于，罩(9)与阀块(1)之间设置有密封装置。

4.如权利要求2所述的电子液压控制设备，其特征在于，罩(9)由深拉板制成，特别是由黄铜板或钢板制成。

5.如权利要求2至4中任一项所述的电子液压控制设备，其特征在于，罩在其后壁和/或侧壁上设置有加固筋、加固卷边或类似物。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电子液压控制设备，其特征在于，在外壳部件(9)和阀块(1)上设置了校准装置，在安装时，在插头部件(6，6’)与致动器(2，2’)相接触之前，校准装置起到定位和对中的作用。

7.如权利要求6所述的电子液压控制设备，其特征在于，校准装置由至少一个定位销(25；39)和至少一个定位销孔(28；31)组成。

8.如权利要求2至7中任一项所述的电子液压控制设备，其特征在于，罩和阀块具有成型连接装置，它使得罩只能以一个方向固定在阀块上。

9.如权利要求8所述的电子液压控制设备，其特征在于，校准装置构成了成型连接装置，并且多个定位销(25；39)和定位销孔(28；31)的横截面相互有差异。

10.如权利要求2至9中任一项所述的电子液压控制设备，其特征在于，通过一个间距保持器(15)使接线板(7)与罩(9)的后壁(8)保持一定间距平行地固定在后壁(8)上。

11.如权利要求10所述的电子液压控制设备，其特征在于，当接线板(7)固定在后壁(8)上之后，将接线板以灌注材料(19)进行灌注封装，最好将接线板(7)与后壁(8)之间的间隙空间完全填满。

12.如权利要求1至11中任一项所述的电子液压控制设备，其特征在于，插头部件(6，6’)带有插座接口(18)，在它的后部带有连接脚(17)，用于与接线板(7)焊接连接，其中插头部件(6，6’)借助于连接脚(17)、插座接口(18)和灌注材料(19)固定到接线板上。

13.如权利要求1至12中任一项所述的电子液压控制设备，其特征在于，插头部件(6，6’)可插入到致动器(2，2’)背面的插入孔(5)内。

14.如权利要求13所述的电子液压控制设备，其特征在于，在安装状态下，在插头部件(6，6’)和插入孔之间设置有至少一个密封元件，最好是设置有至少一个可随插头部件(6)一起插入的O形圈(35)。

15.如权利要求2至14中任一项所述的电子液压控制设备，其特征在于，罩(9)在其侧壁(14)上设置有至少一个插头套管(36，37，38)，或者设置有一个导线出口，用于将接线板(7)连接到控制装置(20)上。

16.如权利要求1至15中任一项所述的电子液压控制设备，其特征在于，设置在外壳部件中的接线板(7)具有至少一种与外部接线板或外部致动器的可能连接方式。

17.如权利要求1至16中任一项所述的电子液压控制设备，其特征在于，接线板具有至少一个用于附加功能的电子附加电路，所述的附加功能包括接地识别、外部致动器控制和传感器信号处理等。

18.如权利要求1至17中任一项所述的电子液压控制设备，其特征在于，罩(9)可借助于至少一个螺栓(32；33)固定在阀块(1)上。

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