CZ259398A3

CZ259398A3 - Zapojení bezpečnostního obvodu

Info

Publication number: CZ259398A3
Application number: CZ982593A
Authority: CZ
Inventors: Wolfgang Britz; Reiner Hans Hertzig
Original assignee: Hydac Technology Gmbh
Priority date: 1996-04-06
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-11-11
Also published as: JP2000508409A; WO1997038228A1; DK0890030T3; DE19613848C2; ATE218677T1; EP0890030A1; SK136898A3; DE59707427D1; EP0890030B1; DE19613848A1

Description

Vynález se týká zapojení bezpečnostního obvodu pro ovládání hydraulického pohonu, s pohonnou částí pohyblivou alespoň do dvou navzájem odlišných směrů, která je prostřednictvím regulačního spínacího obvodu ovladatelná pro libovolný posuv.

Dosavadní stav techniky

Vhodné hydraulické pohony mohou například obsahovat hydraulický diferenciální nebo stejnochodý válec, jehož pracovní písty, jako pohonné části, vykonávají přísuvné pohyby, například pro ovládání parního ventilu, nebo samy tento ventil tvoří. Napájení tekutinou nebo olejem se přitom zpravidla provádí pomocí tlakových akumulátorů, přičemž se podle potřeby také používají samostatně uspořádané bezpečnostní tlakové akumulátory, v normálním regulačním procesu může být parní ventil uváděn do jakékoliv požadované polohy.

Ovládací parní ventil může být vytvořen jako uzavírací a regulační ventil s prioritou rychlého otevírání a zavírání, a také jako tak zvaný bezpečnostní ventil s prioritou rychlého otevírání. Tyto priority mají důležitou úlohu zejména v těch případech, kdy se ovládací parní ventil použije v bezpečnostně relevantních oblastech, například v oblasti elektrárenské technologie, přičemž je třeba zabezpečit, že ovládací parní ventil co nej rychleji zaujme předem stanovené koncové polohy. U dosud známých zapojení bezpečnostních ob···· vodů, jaké jsou například popsány ve spisu DE 36 31 104 Al a určeny pro hydraulický lis, jsou příslušné bezpečnostní funkce většinou kontrolovány a prováděny pomocí elektronických obvodů, které však jsou náchylné k selhání a k poruchám, takže nezajišťují provedení potřebného spínacího procesu s absolutní jistotou.

Podstata vynálezu

Na základě tohoto stavu techniky je úkolem vynálezu vytvořit bezporuchový bezpečnostní obvod pro ovládání hydraulického pohonu. Tento úkol je splněn bezpečnostním obvodem, který má význaky podle nároku 1.

Tím, že podle význakové části nároku 1 alespoň bezpečnostní spínací obvod hydraulicky překrývá regulační spínací obvod do té míry, že při jeho vypnutí je pohonná část ovládatelná výlučně od příslušného bezpečnostního spínacího obvodu, je uskutečněno bezpečnostní zapojení absolutně bezpečně splňující požadovanou bezpečnostní funkci i při výpadku proudu. Tak je při nouzovém provozu spolehlivě splněn požadavek nutné nejvyšší priority, například ve formě definovaného uzavření nebo otevření ovládacího parního ventilu, a jinak běžný regulační proces se definovaně vypíná prostřednictvím regulačního spínacího obvodu.

Bezpečnostní obvod podle vynálezu při svém použití nemusí být omezen na regulační parní ventily, zejména pro potřebu v elektrárnách, ale může být používán všude tam, kde je v každém případě třeba zajistit, aby se definovaně nastavila nějaká hydraulická spínací funkce, nezávisle na stavu « · • ·

ostatního hydraulického systému hydraulického obvodu a jeho ovládacích prvků. Selhání funkce, zjišťované u známého elektrického ovládání v důsledku poruch nebo nesprávného spínání, je s hydraulickou vazbou zcela vyloučeno.

Další výhodná provedení bezpečnostního spínacího obvodu jsou předmětem závislých nároků.

Přehled obrázků na výkresech

Dále je zapojení podle vynálezu blíže popsáno s odvoláním na výkres, na jehož levé horní straně je funkční tabulka.

Příklady provedení vynálezu

Bezpečnostní obvod slouží k ovládání hydraulického pohonu tvořeného pístovým ovládačem 10 s dvojčinným pístem 12 jako pohonnou částí, který je oboustranně vratně pohyblivý, zejména vzhledem ke směru pohledu na zapojení, a je opatřen střídavě směrem vzhůru a dolů posuvnými pístnicemi 14. Hydraulický pohon (pístový ovládač 10) může být proveden jako parní ovládací ventil, jímž se mění průřez volných otvorů trub (není znázorněno) tak, že se tyto otvory bud' zcela otevřou nebo uzavřou, nebo mohou zmíněné pístnice 14 ovládat další (neznázorněné) ovládací ventily. Možné směry pohybu pohonné části, pístu 12, jsou ve schématu znázorněny šipkami a označeny jako zasouvání (Einfahren) a vysouvání (Ausfahren). Místo pístového ovládače 10 je také možno použít jiný hydraulický pohon podle požadovaného použití, například (neznázorněný) hydraulický motor.

Svými místy napojení A a B je pístový ovládač 10 prostřednictvím spojovacích vedení tekutiny spojitelný s hydraulickým Čerpadlem Pl a s nádrží T . Pokud je místo A nebo £ napojení tlakově spojeno s hydraulickým čerpadlem Pl, pohybuje se píst 12 s oběma svými pístnicemi 14 dolů nebo nahoru, vzhledem ke směru pohledu na schéma zapojení. Pro ovládání následujícího pohybu je pístový ovládač 10 napojen na hydraulický řídicí blok, jako celek označený vztahovou značkou Ιέ, stejně jako hydraulické čerpadlo £1 a nádrž TZejména směrem ke straně nádrže T mohou být odpovídající spojovací vedení opatřena nastavitelnými škrticími ventily

18. Pro lepší znázornění nejsou všechna vedení tekutiny v hydraulickém řídicím bloku 16 nakreslena plnými čárami. Také tečkovanými a přerušovanými čárami znázorněná vedení představují možná spojovací vedení tekutiny.

Vlastní regulační funkce pístového ovládače IQ, tedy otvírací a zavírací funkce pístu 12, které v závislosti na stavu systému probíhají v podstatě kontinuálně, jsou řízeny 4/3-cestným ventilem (regulační spínací částí) MV3 s magnety Y3 a 24. U tohoto provedení je požadovaná regulace provedena pomocí 3-bodového krokového regulátoru, může však také být provedena pomocí Čistého impulzního ovládání nebo zcela kontinuální regulace. V případě zcela kontinuální regulace se však místo znázorněného šoupátkového ventilu použije proporcionální ventil nebo servoventil. 4/3-cestný ventil MV3 je přitom na výstupní straně oběma svými přípojkami £ vždy napojen na první spínací ventil, což je ventil typu Cartridge, LERA a LERB. Tyto spínací ventily, jakož i dále po- 5 psané spínací ventily, pokud jde o ventily typu Cartridge, se zásadně otvírají jen tehdy, když na jejich příslušné ovládací přípojce X není žádný tlak tekutiny, ovládací místo X připojení tedy není pod tlakem.

Obě ovládací místa X připojení prvních spínacích ventilů LERA a LERB jsou prostřednictvím přepínacího ventilu W3 napojena na výstup A vedení tekutiny první bezpečnostní spínací části (magnetického ventilu) MV1 bezpečnostního spínacího obvodu, který má tvar 4/2-čestného ventilu, který je buditelný pomocí přiřazeného magnetu Yl. Dále vede spojovací vedení od přepínacího ventilu W3 k výstupu E vedení tekutiny druhého bezpečnostního spínacího obvodu (magnetického ventilu) MV2 ve formě 4/2-čestného ventilu, ovládatelného magnetem Y2 . Oba magnetické ventily MV1 a MV2 jsou ve své odbuzené poloze, tedy bez proudu, znázorněny na schématu zapojení. Jakmile magnet Yl zapne magnetický ventil MV1. zaujme tento ventil v pohledu na schéma zapojení svou na něm znázorněnou levou polohu. Tím se bez tlaku zapojí přívod k přepínacímu ventilu W3 na nádržku T a obě ovládací přípojky X spínacích ventilů LERA a LERB se rovněž bez tlaku zapojí s tím důsledkem, že se tyto spínací ventily otevřou. V závislosti na tom, zda dojde k buzení magnetu Y3 nebo Y4 regulační spínací části MV3 se pístový ovládač 10 zasune nebo vysune. Následující ovládací úkon je zřejmý z tabulky na horní části schématu zapojeni.

Pro bezpečnostní funkci by pístový ovládač 10 měl být opatřen definovaným procesem rychlouzavírání. Tato funkce, která má hlavní prioritu, je ovládána od obou druhých spina6 • ·* cích ventilů LEPÁ a LETB. Přitom ventil LETB spojuje komoru B válce s přípojkou T nádrže a oproti tomu LEPÁ spojuje komoru A s přípojkou P řízení s tím důsledkem, že se píst 12 zcela vysune. K následujícímu přestavení spínacích ventilů dochází pak opět prostřednictvím první bezpečnostní spínací části MVl. Ve znázorněném nebuzeném stavu jsou obě ovládací přípojky X druhých spínacích ventilů LEPÁ a LETB zapnuty bez tlaku, takže se oba spínací ventily LEPÁ a LETB mohou otevřít a zapojit pístový ovládač 10. Oproti tomu jsou obě ovládací přípojky X prvních spínacích ventilů LERA a LERB prostřednictvím přepínacího ventilu W3 pod tlakem s tím důsledkem, že první spínací ventily LERA a LERB zůstávají uzavřeny a regulační funkce je přemostěna.

Následující bezpečnostní uzavírací funkce je opět zřejmá z přehledné tabulky na výkrese, přičemž magnet Yl není aktivován. Dále se uvádějí v činnost také další přepínací ventily HI a W2., zapojené do spojovacího vedení tekutiny mezi přepínacím ventilem W3 a magnetickým ventilem MVl s tím důsledkem, že obě ovládací přípojky X třetích spínacích ventilů LÉTA a LEPB, které budou dále podrobněji popsány, zůstávají rovněž uzavřeny, neboť jsou pod tlakem čerpadla. Hydraulicky překrývaná bezpečnostní funkce se nastavuje nezávisle na ostatním stavu zapojení řídicího bloku 16 a tedy nezávisle na tom, v jakém stavu buzení se nacházejí ostatní magnety Y2. Y3 a Y4.

Další tímto bezpečnostním obvodem dosažitelná spínací funkce pro rychlé otevření je zajištěna zapnutím druhé bezpečnostní spínací části MV2. Spouštění této funkce je za• ftft ♦ ft* ft ft ft »· · · jištěno pomocí magnetu Yl magnetického ventilu MV1. Buzením magnetu Y2 magnetického ventilu MV2 se odlehčí přiřazené ovládací přípojky X třetích spínacích ventilů LÉTA a LEPB a zbaví se tak tlaku. Nato může spínací ventil LÉTA spojit komoru A válce s přípojkou nádrže řízení a spínací ventil LEPB spojí komoru B pístového ovládače 10 s přípojkou P řízení. Tlak z čerpadla na výstupu B magnetického ventilu MV2 uvede uzavírací Část přepínacího ventilu W3 do jeho pravé uzavírací polohy a tlakem tekutiny v ovládacích přípojkách X se spínací ventily LERA a LERB uzavřou. Také prostřednictvím výstupu B magnetického ventilu MV1 v zapojeném stavu jsou ovládací přípojky X spínacích ventilů LEPÁ a LETB pod tlakem kapaliny, takže spínací ventily LEPÁ a LETB zůstávají zavřeny.

Oproti tomu jsou přepínací ventily W1 a W2 přes přípojku A magnetického ventilu MV1 směrem k nádrži T' bez tlaku, takže ovládací přípojky X spínacích ventilů LÉTA a LEPB. které jsou bez tlaku, způsobí jejich otevření s tím důsledkem, že se přípojka B pístového ovládače 10 napojí na hydraulické Čerpadlo P a přípojka A se napojí na nádrž Tý. To má za následek rychlé otevření nebo zavedení, přičemž pístový ovládač 10 znovu zaujme polohu znázorněnou ve schématu zapojení. K rychlému otevření tedy dojde poté, co byly nabuzeny magnety Yl, Y2, které přivedou přiřazené magnetické ventily MV1. popřípadě MV2 do levé spínací polohy, vzhledem ke směru pohledu na schéma zapojení.

V souvislosti s tímto zapojením může jako bezpečnostní funkce být v opačném smyslu iniciován také otevírací proces.

* »4 ·

I v takovém případě by se překrývala obvyklá regulace a uzavírací funkce s touto nejvyšší prioritou s jejím bezpečným provedením.

PK 2593-98 • φφφ φφ ·« ·· · * «φφφ · » φ * • Φφφφ · φ · · φ · Φ V · * · «ΦΦΦ · φ · φ φ · φφφ

Claims

PATENTOVÉ

NÁROKY

1. Zapojení bezpečnostního obvodu^pro řízení hydraulického pohonu (10) s pohonnou částí (12) pohyblivou alespoň do dvou navzájem odlišných směrů, která je prostřednictvím regulačního spínacího obvodu ovládatelná pro libovolný posuv, vyznačující se tím, že regulační spínací obvod (MV3, LERA, LERB) je hydraulicky překryt alespoň jedním bezpečnostním spínacím obvodem (MVl, LEPÁ, LETB; MV2, LÉTA, LEPB) tak, še při jeho vypnutí je pohonná část (12) ovládatelná výlučně prostřednictvím příslušného bezpečnostního spínacího obvodu .
2. Zapojení bezpečnostního obvodu podle nároku l, v y značující se tím, že regulační spínací obvod obsahuje regulační spínací část (MV3), jejíž výstupy (A, B) pro tekutinu jsou napojeny na první spínací ventil (LERA, LERB) vytvářející nebo zavírající tlakové spojení s pohonnou částí (12) a který je za tímto účelem ovladatelný první bezpečnostní spínací částí (MVl) bezpečnostního spínacího obvodu.
3. Zapojení bezpečnostního obvodu podle nároku 2, v y značující se tím, že pro spouštění bezpečnostní funkce prostřednictvím pohonné části (12) první bezpečnostní spínací část (MVl) ovládá první spínací ventil (LERA, LERB) pro uzavírání tlakového spoje** ·· ní a prostřednictvím alespoň druhého spínacího ventilu (LEPÁ, LETB) vytváří tlakové spojení (P) s hydraulickým pístovým ovládačem (10).
4. Zapojení bezpečnostního obvodu podle nároku 3, vyznačující se tím, že jev něm uspořádána druhá bezpečnostní spínací část (MV2) bezpečnostního spínacího obvodu, která společně s první bezpečnostní spínací částí (MVl) ovládá alespoň jeden třetí spínací ventil (LÉTA, LEPB), který vytváří tlakové spojení pro zajištění protiběžného pohybu pohonné části (12) vzhledem k první bezpečnostní funkci.
5. Zapojení bezpečnostního obvodu podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že hydraulický pohon (10) je tvořen pístovým ovládačem, jehož dvoustranně zatěžovaný píst tvoří pohonnou část (12), a že regulační spínací část (MV3) obsahuje 4/3-čestný ventil nebo impulzní ovládač.
6. Zapojení bezpečnostního obvodu podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že každá z bezpečnostních spínacích částí (MVl, MV2) je tvořena 4/2-čestným ventilem, který má v zapnutém i vypnutém stavu stejnou spínací polohu.
7. Zapojení bezpečnostního obvodu podle některého z nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že každý

9· ι « ·* spínací ventil (LERA, LERB, LEPÁ, LETB, LÉTA, LEPB) je vytvořen jako kazetový ventil, jehož současná ovládací přípojka (X) spolupůsobí s alespoň jedním výstupem {A, B) alespoň jedné z bezpečnostních spínacích částí (MVl, MV2) .
8. Zapojení bezpečnostního obvodu podle nároku 7, vyznačující se tím, že mezi příslušným výstupem (A, B) příslušné bezpečnostní spínací části (MVl, MV2) a přiřazeným kazetovým ventilem jsou alespoň zčásti uspořádány přepínací ventily (Wl, W2, W3) .
9. Zapojení bezpečnostního obvodu podle některého z nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že pro rychlé uzavírání je první bezpečnostní spínací část (MVl) bez proudu, a pro rychlé otevírání jsou bezpečnostní spínací část (MVl) a druhá bezpečnostní spínací část (MV2) pod proudem, a že pro řízené otevírání a zavírání v každé přesouvací poloze spolupracuje první bezpečnostní spínací část (MVl) s regulační spínací částí (MV3).