CN1715685A - 阀门装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀门装置(1)，其带有一高压接口(P)、一低压接口(T)、至少一个控制阀(2－5)和一安全阀(6)，所述控制阀(2－5)装在一控制阀模块内，所述控制阀至少具有与液压消耗设备(7－10)连接的I作接口(A，B)，所述安全阀(6)装在一安全阀模块内，所述安全阀(6)打开或阻断高压接口(P)与控制阀(2－5)之间的通道，控制阀模块(2－5)和安全阀模块(6)连接形成一元件组。本发明旨在提供一种具有高安全级别的阀门装置。为了这个目的，每个控制阀(2－5，2′－5′)设有一故障检测设备(19)，安全阀模块(6)设有一个安全开关设备(21)，而元件组在安全开关设备(21)和故障检测设备(19)之间设有一连接(20)。

Description

阀门装置

技术领域

本发明涉及一种阀门装置，其包括一高压接口、一低压接口、至少一个控制阀和一安全阀，所述控制阀装在一控制阀模块内，其至少具有一与液压消耗设备连接的工作接口，所述安全阀装在一安全阀模块内，其打开或阻断高压接口与控制阀之间的通道，控制阀模块和安全阀模块连接形成一元件组。

背景技术

由2002年11月出版的、索尔-丹福斯(Sauer-Danfoss)公司手册中的“带有集成分流阀和P-切断功能的PVSK模块”中可以了解这种阀门装置。

在利用各机械和设备执行液压功能时，通常存在几个消耗设备，每个都由一控制阀控制。例如，在与起重机的连接中，包括有几个液压缸和旋转马达，液压缸能举升起重臂的不同部分，起重臂依靠旋转马达进行转动，如果需要，还可包括另外的液压功能，依靠该液压功能，可触发安装在起重臂端部的抓斗。类似的情形存在于具有液压功能的其它设备中，例如移动式工作平台、挖掘机等等。

在这种连接中，控制阀连接到一元件组上，通过高压接口向元件组输送被加压的液压流体。例如，控制阀可以是比例阀，其使一预定体积流量的液压流体流入工作接口，然后根据阀元件的位置进入消耗设备。

对带有液压功能的设备和机械的安全有关的安全要求是比较高的。尤其是，发生故障时，应尽量避免使人受到伤害。

因此由上面提到的手册中已知将控制阀和一安全阀结合。当不需要供送流体时，安全阀切断向控制阀供给的液压流体。例如，当带有液压功能的车辆在街道上行驶时，安全阀可按一种方式工作使得控制阀的供给被切断。例如，当这种车辆安装有移动式起重机时，行驶过程中任何情况下都不允许操纵该起重机。

发明内容

本发明就是基于提供一种具有高安全级别的阀门装置的目的。

在上述的阀门装置中，该目的是这样实现的：每个控制阀有一故障检测设备，安全阀模块设有一个安全开关设备，元件组在安全开关设备和故障检测设备之间设有一连接。

在控制阀出现故障的情况下，实施例可将整个阀门装置处于安全状态，例如安全阀阻断了从高压接口向控制阀供送被加压的液压流体。该安全功能结合在阀门装置中，即，对阀门装置的阻断不需要首先检测控制阀的故障，然后通过电缆将故障传送给外部的显示装置，接着显示装置再将一信号发送回安全阀。相反地，整个的安全结合在阀门装置中。因此，对于连接的消耗设备，阀门装置初始地可以按所希望的方式进行设置。根据所连接的消耗设备的个数，可将或多或少的模块结合在一起。通常，模块箱体可借助于法兰横向地连接。但是，这不是必需的。模块之间存在液压管道的实施例也是可以想象得到的。这样的实施例仍可认为是一个“元件组”。然后，不但在可操作性方面，而且在满足安全需求方面，对带有所有的控制阀模块和安全阀模块的整个阀门装置进行测试。该测试可由制造商进行，这样在某种意义上说，所述阀门装置是自动的。因而，该阀门装置可完全独立应用。原则上，哪种元件存在于阀组件周围是完全无关紧要的，是否与起重机、工作平台或牵引机有关也是无关紧要的。安全存在于阀门装置本身。这也简化了核准当局的工作，因为当涉及安全时，当局只须考虑阀门装置，而不用考虑阀门装置的外部连线怎么样。控制阀和安全阀模块的安全开关设备之间的连接设计可相对简单。只须确保在故障情况下，故障信号能够到达安全开关设备即可，所述安全开关设备触发安全阀阻断高压接口与控制阀之间的连接。安全开关设备也能承担一个“控制设备”或一“控制器”的任务。然而，这些设备也可从阀门装置之外分开地提供安全开关设备。它们通过信号通道如CAN总线与阀门装置连接。

优选地，连接具有一个通向外界的接口。因而，也能在阀门装置之外对故障信号进行分析，以及，例如停止或减少泵供给阀门装置的压力。

优选地，连接是信号传输线，其从一个控制阀到其它控制阀并且到安全阀环接通过。如上所述，连接设计相对简单。只须确保由故障检测设备产生的信号到达安全阀，准确地说是安全开关设备即可。这可通过故障检测设备的简单的、串联连接来实现。

优选地，提供一种自测试设备，其在预定事件发生时对连接进行测试。其在制造和功能测试完成后是准确的，可以认为所述包括安全功能的阀门装置工作是令人满意的。而由于一些液压设备是在比较恶劣的工作环境下使用的，例如建筑工地，所以测试所述连接是有利的。所述自测试设备的目的是，在简单的情况下，例如在所述连接的一端施加一电压，然后测试相应的电压是否到达另一端。

优选地，预定事件为电源的启动。换句话说，当车辆、机械或设备启动时，总是进行自测试。

自测试设备来测试故障检测设备和/或安全开关设备也是有利的。在这种情况下，它确保整个的安全功能有效。

优选地，自测试没备位于安全阀模块内。因为元件组不仅仅包括一个安全阀模块，还包括几个控制阀模块，所以，其只提供一次且只提供在安全模块内是方便的。

优选地，无故障的情况下，每个控制阀提供一个带有附加信息的测试信号。因而，能够确定是否所有的控制阀都真正无故障。这里不需要识别哪一个控制阀出现了故障。只要不能保证所有的控制阀无故障工作，安全阀就不会将加压的液压流体输送给控制阀。

附加信息最好由脉冲的延长形成。通过连接，自测试设备发送一脉冲给第一控制阀。当控制阀识别出无故障状态，它延长该脉冲一预定长度。每个确定其状态为无故障的控制阀都延长该脉冲一相应的长度。然后安全开关设备只须检查返回的脉冲的长度是否相应于所用到的控制阀的个数。在这种情况下，安全阀被打开，所以能够向控制阀供送加压的液压流体。当脉冲太短时，安全阀将保持不动或被关闭。

优选地，所述连接形成在电缆内，其沿元件组的外侧被引导。该实施例有几条优点。首先，不需要插入到模块里面地安装所述电缆。第二，从外面观察连接是否整齐是相对容易的，至少是可见的。

优选地，故障检测设备具有一个位置传感器和一个比较器，该位置传感器检测阀元件的位置，而比较器将检测的位置与一预定值进行比较，预定偏差会产生故障信号。例如，所希望的值可由控制控制阀的信号确定。

优选地，当阀元件处于中间位置时，故障检测设备生成一个中间位置信号，当所有的阀元件都处于中间位置时，安全阀关闭从高压接口到控制阀的通道。在这种情况下，当不需要向阀门装置供送流体时，确保切断向阀门装置的供送。这是一个附加的安全方面。

附图说明

下面将结合显示的附图，以优选的实施例为基础阐释本发明，附图如下：

图1是以方框图形式的阀门装置示意图；

图2是阀门装置的后视图；

图3是测试信号的一个例子。

具体实施方式

阀门装置1具有一个高压接口P、一个低压接口T、几个控制阀2至5和一个安全阀6。每个控制阀具有两个工作接口A和B，液压消耗没备与这两个接口连接。液压消耗设备可以有不同的形式。所举的例子是单作用液压缸7，双作用液压缸8、9，或者旋转马达10。当然可以安装有多于4个控制阀2-5。控制阀2-5的个数取决于所希望实现的液压功能的数量。

所有的控制阀2-5为比例阀，具有阀元件11，阀元件11由先导压力管道12提供先导压力。先导压力管道12的先导压力通过一电磁阀装置13引入到阀元件11上，以使阀元件在一个方向或另外一个方向上移动。在很多情况下，阀元件11为一阀滑块。阀元件11也可通过如一个杆的机械手柄14被移动。

这种控制阀2-5的设计是现有技术公知的，因而不作详细解释。例如这种阀的设计出现在98年12月于丹麦诺德堡(Nordborg)DK-6430版的、丹福斯(Danfoss)液压系统目录“独立于负荷的比例阀型号PVG32”。关于控制阀的设计，可参考这本目录的内容。

控制阀2-5不是直接与压力接口P连接，而是与辅助压力管道15连接，辅助压力管道15通过所述阀门装置1。安全阀6将辅助压力管道15与高压接口P隔离开来。安全阀6有一阀元件16和一压力保持阀17，阀元件16在所示的中间位置上将高压接口P连接到和低压接口T上，压力保持阀17位于这个连接上。这样，在所示的中间位置上，从高压接口P到控制阀2-5的连接被完全切断了，即，没有加压的液压流体到达控制阀2-5。因而，也不能启动消耗设备7-10。在一定的情况下，当控制阀2-5的阀元件11相应地被启动时，消耗设备7-10能降到安全位置。但是，向消耗设备7-10供送加压的液压流体是不可能的。

安全阀6处于阀元件16向下移动的状态(涉及图1)。在这种情况下，高压接口P与辅助压力管道15连通，控制阀2-5实际上处于“正常运行”。当阀元件16反向移动时，压力接口18也与高压接口P连接。

每个控制阀2-5具有一位置传感器19，位置传感器19检测阀元件11的位置，将其与一预定值进行比较，该预定值由一控制电缆提供，控制电缆没有详细显示出。位置传感器19连接一安全信号电缆20，该电缆20与安全阀6中的安全开关设备21连接。用无线连接来代替所示的有形的电缆也是可能的，例如，通过无线电、声、光或其它类似形式。通常，也可以是分开的CAN总线。

当位置传感器19确定阀元件11的位置偏离预定位置一定值且该值大于预定值，这将作为一个故障，并且传递给安全开关设备21。当然对故障的发生也可采用其它的标准。然后安全开关设备21触发阀元件16，并将阀元件16移动到所示的中间位置，在该中间位置，高压接口P与控制阀2-5隔离开来。

因而，在某种意义上说，阀门装置1本身是安全的，即，其具有一个集成的安全功能，依靠该安全功能，阀门装置1不需要首先将故障传递给一个上位控制器(例如一微处理器)然后从该处再回到安全阀6。相反地，故障控制是独立的，即，当阀门装置1某处发生故障时，立即触发安全阀6。因而不再必须考虑故障可能发生在从阀门装置1到上位系统和回到阀门装置1的通讯上。因而对计算一个故障的可能性进行了实质性的简化，这也使得到当局的批准相对容易。然后核准当局只须考虑阀门装置1受到控制即可，因为从原则上来说，无论是什么来组成的阀门装置1无关紧要，阀门装置1也被称为“阀组件”。

安全信号电缆20不必进入阀门装置1内部。它也可作为外部电线被引领在阀门装置1的外部，如图2示意所示的。

图2显示了一不同的阀门装置1的后部，其带有安全阀6、图1中的控制阀2-5和附加的控制阀2′-5′。每个控制阀2-5和2′-5′都位于一控制阀模块22内，控制阀模块22有一控制阀箱体23。安全阀6位于安全阀模块24内，安全阀模块24具有一安全阀箱体25。箱体23和25彼此相邻，并通过例如几个贯通螺钉26相互连接到一元件组上。

箱体23和25的后部有相同的接口27，在本例中，接口27提供有6个电接口。其中5个接口用于接纳CAN总线，CAN总线有5个电缆28(控制电压)、29(主体)、30(CAN-低)、31(CAN-高)和32(电源电压电磁阀)。第6个接口连接安全信号电缆20，如上所述，安全信号电缆20以一个环状电缆的形式存在。实际上，电缆20合并在形成CAN-总线的电缆封装内。

安全阀6内的安全开关设备21具有自测试功能，即，它也构成自测试设备。每次电源电压接通，例如通过电缆28或电缆32，自测试设备控制安全信号电缆20是否是通的，即是否没有中断。另外，其也检查了各控制阀2-5和2′-5′是否能进行故障监测。图3显示了一种简单的方法。

安全阀6，更准确地说是安全开关设备21发送一长度为1的脉冲33。后面的控制阀5接收该脉冲，并发送一长度为2×1的脉冲34。下一个控制阀4′进行类似操作，其接收脉冲34，发送一长度为3×1的脉冲35。所有的控制阀2-5和2′-5′重复这个过程。最后的控制阀2产生一长度为9×1的脉冲36，该脉冲36发送回安全阀6。然后，安全阀6只须检查脉冲36实际上是否具有9×1的长度。当脉冲36有一较短的长度时，那么控制阀2-5和2′-5′中的一个不能确定自身无故障，因而没有延长脉冲。在这种情况下，安全阀6移动到或保持在如图1所示的中间位置上。在这种状态下，控制阀2-5和2′-5′中的哪一个引起了故障原则上是无关紧要的。唯一重要的是，安全阀6能检测到某个地方存在故障。因为故障，在会出现危险的情况下所述阀门装置1不应还能够被操作。

安全信号电缆20有一个接口F，其通向阀门装置1的外面。发生的故障通过这个接口传递出去。在这种情况下，例如向阀门装置1供给压力的泵37在低压下工作，或停止。

安全信号电缆20也可用于其它目的。例如，安全信号电缆20可传递所有阀元件11处于所示的中间位置的状态。这种情况下，不需要供给加压的液压流体，因此，安全阀6将高压接口P和辅助压力管道15分开。

Claims (12)

1、一种阀门装置，其包括一高压接口、一低压接口、至少一个控制阀和一安全阀，所述控制阀装在一控制阀模块内，所述控制阀至少具有一与液压消耗设备连接的工作接口，所述安全阀装在一安全阀模块内，所述安全阀打开或阻断高压接口与控制阀之间的通道，控制阀模块和安全阀模块连接到一元件组上，其特征在于，每个控制阀(2-5，2′-5′)有一故障检测设备(19)，安全阀模块(6)设有一个安全开关设备(21)，而元件组在安全开关设备(21)和故障检测设备(19)之间设有一连接(20)。

2、如权利要求1所述的阀门装置，其特征在于，所述连接(20)有一通向外部的接口(F)。

3、如权利要求1或2所述的阀门装置，其特征在于，所述连接(20)是一信号传输线，其从一个控制阀(2-5，2′-5′)到其它控制阀并且到安全阀(6)地环接通过。

4、如权利要求1至3中的一个所述的阀门装置，其特征在于，提供一种自测试设备，其在预定事件发生时对连接进行测试。

5、如权利要求4所述的阀门装置，其特征在于，所述预定事件为电源的启动。

6、如权利要求4或5所述的阀门装置，其特征在于，所述自测试设备可测试故障检测设备(19)和/或安全开关设备(21)。

7、如权利要求4至6中的一个所述的阀门装置，其特征在于，所述自测试设备位于安全阀模块(6)内。

8、如权利要求4至7中的一个所述的阀门装置，其特征在于，无故障的情况下，所述每个控制阀(2-5，2′-5′)提供一个带有附加信息(34-36)的测试信号。

9、如权利要求8所述的阀门装置，其特征在于，所述附加信息(34-36)由一脉冲延长形成。

10、如权利要求1至9中的一个所述的阀门装置，其特征在于，所述连接(20)形成在电缆内，其沿元件组(22-25)的外侧被引导。

11、如权利要求1至10中的一个所述的阀门装置，其特征在于，所述故障检测设备(19)具有一个位置传感器和一个比较器，该位置传感器检测阀元件(11)的位置，而比较器将所检测的位置与一预定值进行比较，一个预定的偏差会产生故障信号。

12、如权利要求11所述的阀门装置，其特征在于，当阀元件(11)处于其中间位置时，所述故障检测设备(19)产生一个中间位置信号，当所有的阀元件(11)都处于中间位置时，安全阀(6)关闭从高压接口(P)到控制阀(2-5，2′-5′)的通道。

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