DE102013205961A1 - Safety system for a hydraulic circuit - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung 1 für einen Hydraulikkreis, mit mindestens einem hydraulisch angetriebenen Aktuator 3, mindestens einer Druckfluidquelle 4, die ein Hydraulikfluid unter Druck bereitstellt, das zum Antrieb des mindestens einen Aktuators bestimmt ist, und mindestens einem digitalhydraulischen Regler 2, der mindestens einen Druck oder ein Volumen in dem Aktuator steuert. Die Sicherheitseinrichtung hat einen Durchflussmessblock 11, 12, 13, 14 mit mindestens einem normal geschlossenen Schaltventil 13, 14, die zwischen die Druckfluidquelle und den digitalhydraulischen Regler geschaltet sind. Eine Überwachungseinrichtung 16, die in dem Regler oder in der Sicherheitseinrichtung ausgebildet sein kann, überwacht die vom Regler vorgegebene Durchflussmenge von Hydraulikfluid zum Aktuator anhand der Messung im Durchflussmessblock. Wird eine Abweichung zwischen der Reglervorgabe und dem tatsächlichen Messwert zu groß, unterbricht das Schaltventil die Hydraulikfluidversorgung. Für verschiedene Reglervorgaben sind verschiedene Durchflussmesser 11, 12 mit entsprechenden Messbereichen vorgesehen.The invention relates to a safety device 1 for a hydraulic circuit, with at least one hydraulically driven actuator 3, at least one pressure fluid source 4, which provides a hydraulic fluid under pressure, which is intended to drive the at least one actuator, and at least one digital-hydraulic controller 2, which has at least one Controls pressure or volume in the actuator. The safety device has a flow measuring block 11, 12, 13, 14 with at least one normally closed switching valve 13, 14, which are connected between the pressure fluid source and the digital hydraulic controller. A monitoring device 16, which can be formed in the controller or in the safety device, monitors the flow rate of hydraulic fluid to the actuator predetermined by the controller on the basis of the measurement in the flow measuring block. If a deviation between the controller specification and the actual measured value becomes too large, the switching valve interrupts the hydraulic fluid supply. Different flow meters 11, 12 with corresponding measuring ranges are provided for different controller specifications.

Description

Üblicherweise wird ein Hydrauliksystem oder -kreis gesichert, indem es mit zusätzlichen, in der Regel selbsttätigen mechanischen Sicherheitskomponenten, wie Überdruckventilen (sog. checkvalve), Durchflussunterbrechern (sog. flow-fuse), die bei Überschreiten eines zulässigen Volumenstroms den Durchlass sperren, Bersteinrichtungen, die gezielt bei einem Überdruck auslösen, und dergleichen ausgerüstet, um eine Überlastung des Hydrauliksystem sicher zu verhindern. Usually, a hydraulic system or circuit is secured by breaking with additional, usually automatic mechanical safety components, such as overpressure valves (so-called checkvalve), flow breakers (so-called flow-fuse), which block the passage when exceeding a permissible flow rate, bursting directions, which specifically trigger at an overpressure, and the like equipped to safely prevent overloading of the hydraulic system.

Diese Systeme verursachen zusätzlichen technischen und finanziellen Aufwand sowohl bei der Ausstattung des Hydrauliksystems als auch bei der Wartung/Überprüfung dieser Sicherheitskomponenten. Zudem ist die Ansprechschwelle beim Auslösen in der Regel fest vorgegeben. These systems cause additional technical and financial expense both in the equipment of the hydraulic system as well as in the maintenance / inspection of these safety components. In addition, the response threshold when triggering is usually fixed.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Sicherheitseinrichtung für einen Hydraulikkreis mit einem digitalhydraulischen Regler vorzuschlagen, die mit geringem apparativem Mehraufwand in das Hydrauliksystem integrierbar ist und eine zuverlässige Überwachung des Hydrauliksystems sicherstellen kann. The object of the invention is therefore to propose a safety device for a hydraulic circuit with a digital hydraulic controller, which can be integrated with little additional equipment in the hydraulic system and can ensure reliable monitoring of the hydraulic system.

Diese Aufgabe wird mit einer Sicherheitseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved with a safety device having the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist die Sicherheitseinrichtung für einen Hydraulikkreis vorgesehen, der mindestens einen hydraulisch angetriebenen Aktuator, mindestens eine Druckfluidquelle, die ein Hydraulikfluid unter Druck bereitstellt, das zum Antrieb des mindestens einen Aktuators bestimmt ist, und mindestens einen digitalhydraulischen Regler hat, der mindestens einen Druck in dem Aktuator und/oder den Durchfluss des Hydraulikfluids zu dem und/oder von dem Aktuator steuert. Die Sicherheitseinrichtung umfasst einen Durchflussmessblock mit mindestens einem Durchflussmesser, der zwischen die Druckfluidquelle und den digitalhydraulischen Regler geschaltet ist, so dass das gesamte, zum digitalhydraulischen Regler strömende Hydraulikfluid den Durchflussmessblock passiert, wobei die Sicherheitseinrichtung ferner mindestens ein normal geschlossenes Schaltventil aufweist, das die Verbindung zwischen der Druckfluidquelle und dem Regler unterbrechen kann. According to the invention, the safety device is provided for a hydraulic circuit which has at least one hydraulically driven actuator, at least one pressurized fluid source which supplies a hydraulic fluid under pressure intended for driving the at least one actuator, and at least one digital hydraulic regulator having at least one pressure in the Actuator and / or the flow of hydraulic fluid to and / or controlled by the actuator. The safety device comprises a flow measuring block with at least one flow meter, which is connected between the pressure fluid source and the digital hydraulic controller, so that the entire, to the digital hydraulic controller flowing hydraulic fluid passes through the flow measuring block, the safety device further comprises at least one normally closed switching valve, the connection between the pressure fluid source and the controller can interrupt.

Die Sicherheitseinrichtung nutzt das Signal von einem Durchflussmesser, das der Sicherheitseinrichtung zugeführt und von dieser verarbeitet wird. Der digitalhydraulische Regler ist ein Durchflussregler, der Solldurchflüsse zum Aktuator oder vom Aktuator einstellt, um den Druck in dem Aktuator auf die jeweils erforderlichen Werte einzustellen. Dabei geht der gesamte Volumenstrom von Hydraulikfluid, der von dem digitalhydraulischen Regler eingestellt werden soll, von der Druckfluidquelle durch den Durchflussmessblock, durch den Regler und anschließend in den Aktuator. Indem das Messsignal des Durchflussmessers erfasst wird, kann die Sicherheitseinrichtung einen Soll/Ist-Vergleich der Durchflusswerte durch den Durchflussmessblock ausführen und eine Abweichung zwischen tatsächlichem (gemessenem) Volumenstrom und einem Vorgabewert für den Volumenstrom erkennen. Überschreitet die Abweichung einen zulässigen Wert, löst die Sicherheitseinrichtung den Sicherungszustand aus, d.h. die Verbindung zwischen der Druckfluidquelle und dem Regler wird durch das Schaltventil unterbrochen. The safety device uses the signal from a flow meter which is supplied to and processed by the safety device. The digital hydraulic controller is a flow controller that adjusts target flow rates to or from the actuator to adjust the pressure in the actuator to the required values. In this case, the entire volume flow of hydraulic fluid to be adjusted by the digital hydraulic controller, from the pressure fluid source through the flow measuring block, through the controller and then into the actuator. By detecting the flow meter's measurement signal, the safety device can perform a nominal / actual comparison of the flow values through the flow measurement block and detect a deviation between the actual (measured) volume flow and a default value for the volume flow. If the deviation exceeds a permissible value, the safety device triggers the securing state, i. the connection between the pressure fluid source and the regulator is interrupted by the switching valve.

Das Schaltventil ist ein normal geschlossenes Schaltventil, d.h. im Falle eines Stromausfalls oder einer Selbstabschaltung des Reglers wird die Verbindung zur Druckfluidquelle selbsttätig unterbrochen. The switching valve is a normally closed switching valve, i. in the event of a power failure or automatic shutdown of the regulator, the connection to the source of pressurized fluid is automatically interrupted.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat der Durchflussmessblock mehrere Durchflussmesser mit voneinander verschiedenen Messbereichen, wobei jedem Durchflussmesser ein normal geschlossenes, individuell ansteuerbares Schaltventil zugeordnet ist, um das zum digitalhydraulischen Regler strömende Hydraulikfluid wahlweise durch einen der Durchflussmesser zu führen, indem lediglich das jeweilige eine Schaltventil von der Mehrzahl Schaltventile geöffnet ist. According to an advantageous embodiment of the invention, the flow measuring block has a plurality of flow meters with mutually different measuring ranges, each flow meter is associated with a normally closed, individually controllable switching valve to selectively pass the hydraulic fluid flowing to the digital hydraulic controller through one of the flow meter by only the respective one switching valve of the plurality of switching valves is open.

In dieser Ausgestaltung der Erfindung kann ein für die zu erwartende Durchflussmenge besonders geeigneter Durchflussmesser eingesetzt werden; dadurch kann die Messgenauigkeit und damit eine bessere Auslösegenauigkeit der Sicherheitseinrichtung erreicht werden. Durchflussmesser haben in der Regel einen bestimmten Messbereich, in dem die Messgenauigkeit gut ist. Außerhalb dieses Messbereichs kann die Messgenauigkeit, je nach Messprinzip, deutlich geringer sein. Indem nunmehr jeweils ein Durchflussmesser verwendet wird, in dessen Messbereich die vom Regler einzustellende, und damit erwartete Durchflussmenge liegt, ist eine zuverlässige Erkennung unzulässiger Abweichungen der Ist-Durchflussmenge von der Soll-Durchflussmenge gewährleistet. In this embodiment of the invention, a particularly suitable for the expected flow rate flow meter can be used; As a result, the measurement accuracy and thus a better tripping accuracy of the safety device can be achieved. Flowmeters usually have a specific measurement range where the measurement accuracy is good. Outside this measuring range, the measuring accuracy, depending on the measuring principle, can be significantly lower. By now in each case a flow meter is used, in the measuring range to be set by the controller, and thus expected flow rate, a reliable detection of impermissible deviations of the actual flow rate is ensured by the target flow rate.

Indem zudem jedem Durchflussmesser ein normal geschlossenes Schaltventil zugeordnet ist, kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass beim Zuschalten eines Durchflussmessers und Öffnen des zugeordneten Schaltventils, alle anderen (stromlosen) Durchflussmesser vom Hydraulikkreis abgetrennt sind, indem das zugeordnete Schaltventil im stromlosen Zustand geschlossen ist. Dies ist insbesondere dahingehend von Bedeutung, dass stets nur ein Durchflussmesser angeschlossen sein soll, und so die parallele Durchströmung von zwei Durchflussmessern verhindert ist. Im letztgenannten verhinderten Fall könnte es durch Addition der Messungenauigkeiten in zwei oder mehreren Durchflussmessern zu Fehlauslösungen kommen, obwohl alle Systeme ordnungsgemäß arbeiten. Ebenso könnte der Fall auftreten, dass im Rahmen der Messungenauigkeit der einzelnen Durchflussmesser ein Volumenstrom aus Teilströmen die Durchflussmesser passiert, dabei aber bereits ein Ausmaß annimmt, dass als Fehlfunktion einzustufen ist. In diesem Fall unterbleibt die Auslösung, obwohl eine Fehlfunktion im Hydraulikkreis, oder im Regler vorliegt. By also associated with each flow meter a normally closed switching valve, it can be ensured in a simple manner that when connecting a flow meter and opening the associated switching valve, all other (de-energized) flowmeter are separated from the hydraulic circuit by the associated switching valve is closed in the de-energized state. This is particularly important in that always only one flow meter should be connected, and so the parallel flow of two Flow meters is prevented. In the latter case, by adding the measurement inaccuracies in two or more flowmeters, false-firing might occur, even though all systems are operating properly. It could also be the case that, as part of the measurement inaccuracy of the individual flow meter, a volume flow of partial flows passes through the flow meter, but it already assumes an extent that is classified as a malfunction. In this case, tripping will not occur even though there is a malfunction in the hydraulic circuit or regulator.

Vorzugsweise ist der digitalhydraulische Regler angepasst, die als Steuergröße erwartete Durchflussmenge an Hydraulikfluid durch den digitalhydraulischen Regler anzugeben, wobei die Sicherheitseinrichtung angepasst ist, das Hydraulikfluid durch einen zu der erwarteten Durchflussmenge passenden Durchflussmesser zu führen, indem das jeweils passende Schaltventil geöffnet wird. Damit lässt sich erreichen, dass stets ein geeigneter Durchflussmesser eingeschaltet ist. The digital hydraulic controller is preferably adapted to indicate the flow quantity of hydraulic fluid expected by the digital hydraulic controller as a control variable, wherein the safety device is adapted to guide the hydraulic fluid through a flow meter suitable for the expected flow rate by opening the respectively suitable switching valve. This ensures that a suitable flowmeter is always switched on.

Vorzugsweise ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, die angepasst ist, eine von dem hydraulischen Regler erwartete Durchflussmenge mit der in dem Durchflussmesserblock gemessenen Durchflussmenge zu vergleichen und die bei einer Überschreitung einer zulässigen Abweichung dazwischen die Verbindung zwischen der Druckfluidquelle und dem digitalhydraulischen Regler unterbricht. Die Überwachungseinrichtung kann als separate ggf. getrennt überprüfbare Einrichtung in der Sicherheitseinrichtung ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, die Überwachungseinrichtung als Baugruppe der Elektronik (Steuergerät) des Reglers vorzusehen. Preferably, a monitoring device is provided, which is adapted to compare a flow rate expected from the hydraulic regulator with the flow rate measured in the flowmeter block, and interrupts the connection between the pressure fluid source and the digital hydraulic regulator when an allowable deviation is exceeded therebetween. The monitoring device can be designed as a separate device, which may be separately controllable, in the safety device. But it is also possible to provide the monitoring device as a module of the electronics (control unit) of the controller.

Vorzugsweise hat die Sicherheitseinrichtung eine Eingabeeinrichtung, die mit der Überwachungseinrichtung verbunden und eingerichtet ist, um die zulässige Abweichung einzustellen. Für die Eingabeeinrichtung kommt eine Vielzahl bekannter technischer Lösungen infrage; insbesondere können dies Tastaturen, Stellknöpfe, Schnittstellen für Eingabegeräte oder dergleichen sein. Es ist auch möglich, die Eingabeeinrichtungen so auszugestalten, dass diese nur über eine Sicherung hinweg betätigt werden können. Dafür können Codierungen, Passwörter, mechanische Sicherungen etc. verwendet werden. Die Eingabeeinrichtung kann aber auch in der Elektronik (Steuergerät) des Reglers verwirklicht sein. The safety device preferably has an input device which is connected to the monitoring device and is set up in order to set the permissible deviation. For the input device is a variety of known technical solutions in question; In particular, these may be keyboards, control knobs, interfaces for input devices or the like. It is also possible to design the input devices in such a way that they can only be actuated via a fuse. Codings, passwords, mechanical fuses, etc. can be used for this. The input device can also be realized in the electronics (control unit) of the controller.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Sicherheitseinrichtung kann der digitalhydraulische Regler mindestens ein normal offenes Schaltventil haben, durch das Hydraulikfluid aus dem Aktuator abgelassen werden kann. Sollte der Regler beim Auslösen der Sicherheitseinrichtung abgeschaltet werden, so würde in diesem Fall selbsttätig eine Verbindung zwischen Aktuator und einem hier nicht näher beschriebenen Behälter (z.B. mit Umgebungsdruck; Versorgungsbehälter für die Druckfluidquelle etc.) freigegeben, so dass der Aktuator drucklos gemacht werden kann. Dies ist im Einzelfall festzulegen; so kann es besser sein, wenn ein eine Last tragender Aktuator im Falle einer Fehlfunktion im Hydraulikkreis mit erhobener Last verharrt; in diesem Fall kann ein sofortiges Ablassen des Hydraulikfluids aus dem Aktuator unerwünscht sein. Es kann aber auch den Fall geben, in dem eine sofortige Entspannung des Drucks im Aktuator erwünscht ist. In an advantageous embodiment of the safety device described above, the digital hydraulic controller may have at least one normally open switching valve, can be drained by the hydraulic fluid from the actuator. In this case, if the controller is switched off when the safety device is triggered, a connection between the actuator and a container (for example ambient pressure, supply container for the pressurized fluid source, etc.) that is not described here would be automatically released, so that the actuator can be depressurized. This is to be determined on a case-by-case basis; so it may be better if a load carrying actuator remains in the event of a malfunction in the hydraulic circuit with the load being raised; In this case, an immediate discharge of the hydraulic fluid from the actuator may be undesirable. But it may also be the case in which an immediate relaxation of the pressure in the actuator is desired.

Vorzugsweise ist die die Überwachungseinrichtung eingerichtet, die Energieversorgung der Schaltventile des Durchflussmessblocks und/oder des digitalhydraulischen Reglers zu unterbrechen, so dass diese ihre jeweilige Normalstellung einnehmen. Die Normalstellung, d.h. die Stellung der Ventile etc. im stromlosen (ohne Energieversorgung) Zustand des Reglers, ist vorzugsweise so gewählt, dass die Unterbrechung der Energieversorgung bewirkt, dass der Hydraulikkreis in einen möglichst sicheren Zustand schaltet, d.h. ein Zustand in dem die Gefahr für Personal und Material möglichst gering ist. Preferably, the monitoring device is set up to interrupt the power supply of the switching valves of the flow measuring block and / or the digital hydraulic controller, so that they assume their respective normal position. The normal position, i. the position of the valves, etc. in the de-energized (without power supply) state of the regulator is preferably chosen so that the interruption of the power supply causes the hydraulic circuit to switch to a safe state, i. a state in which the risk to personnel and material is minimized.

Dies kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass an den entsprechenden Stellen im Hydraulikkreis einfache Ein/Aus-Schaltventile verwendet werden, die als Schaltventile wahlweise entweder in eine offene oder in eine geschlossene Stellung verstellbar sind. This can preferably be achieved by using simple on / off switching valves at the corresponding points in the hydraulic circuit, which can be selectively adjusted as switching valves either into an open or into a closed position.

Vorzugsweise sind die Schaltventile zur Verstellung elektrisch ansteuerbar und/oder sind vorzugsweise durch einen Elektromagneten direkt betätigbar. Wenn die entsprechenden Betriebsbedingungen und Einrichtungen vorliegen, können die Schaltventile alternativ Hydraulikfluid unter Druck, andere Flüssigkeiten unter Druck oder Gas unter Druck als Hilfsenergie verwenden. Preferably, the switching valves for adjustment are electrically controlled and / or are preferably directly actuated by an electromagnet. Alternatively, when appropriate operating conditions and equipment are present, the on-off valves may use hydraulic fluid under pressure, other fluids under pressure, or gas under pressure as auxiliary power.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erläutert. The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment with reference to the schematic drawing.

Darin zeigt 1 eine beispielhafte Anordnung einer Sicherheitseinrichtung im Zusammenhang mit einer Pumpe und einem Hydraulikzylinder als Aktuator. It shows 1 an exemplary arrangement of a safety device in connection with a pump and a hydraulic cylinder as an actuator.

1 zeigt eine Pumpe 4, die über eine Sicherheitseinrichtung 1 und einen digitalhydraulischen Regler 2 mit einem Hydraulikzylinder 3 als dem Aktuator verbunden ist. 1 shows a pump 4 that have a safety device 1 and a digital hydraulic controller 2 with a hydraulic cylinder 3 connected as the actuator.

Die Sicherheitseinrichtung 1 enthält zwei Durchflussmesser 11 und 12, die mittels Leitungen 17, 18 mit einer Überwachungseinrichtung 16 verbunden sind. Schaltventile 13 und 14 sind den Durchflussmessern 11 und 12 vorgeschaltet. Ein Abschaltventil 15 ist zwischen die Pumpe 4 und den Regler 2 geschaltet. Mit dem Abschaltventil 15 können die Durchflussmesser 11, 12 ggf. umgangen werden; beispielsweise für Spül- oder Füllvorgänge. The safety device 1 contains two flow meters 11 and 12 by means of cables 17 . 18 with a monitoring device 16 are connected. switching valves 13 and 14 are the Flowmeters 11 and 12 upstream. A shut-off valve 15 is between the pump 4 and the regulator 2 connected. With the shut-off valve 15 can the flow meter 11 . 12 if necessary, be bypassed; for example, for rinsing or filling operations.

Die Durchflussmesser 11 und 12 haben verschiedene Messbereiche; der Durchflussmesser 11 hat im vorliegenden Beispiel einen Messbereich von 0 bis 40 l/min, während der Durchflussmesser 12 einen Messbereich von 0 bis 300 l/min hat. Die strichpunktierte Linie in 1 umgrenzt den Durchflussmessblock der Sicherheitseinrichtung 1. The flow meter 11 and 12 have different measuring ranges; the flow meter 11 in the present example has a measuring range of 0 to 40 l / min, while the flow meter 12 has a measuring range of 0 to 300 l / min. The dash-dotted line in 1 delimits the flow measuring block of the safety device 1 ,

Die Überwachungseinrichtung 16, die als Bestandteil der Sicherheitseinrichtung 1 oder des Reglers 2 ausgeführt sein kann, hat eine Verbindungsleitung 21 mit dem Regler 2 über die Daten und/oder Signale ausgetauscht werden können. Der Regler 2 steuert die Volumenströme in den Leitungen 23 und 24 zur Betätigung des Hydraulikzylinders 3. The monitoring device 16 that are part of the safety device 1 or the regulator 2 can be executed, has a connection line 21 with the regulator 2 can be exchanged via the data and / or signals. The regulator 2 controls the volume flows in the pipes 23 and 24 for actuating the hydraulic cylinder 3 ,

Die Überwachungseinrichtung 16 und/oder der Regler 2 sind mit den Schaltventilen 13, 14 und 15 verbunden und können diese ansteuern, indem eine Versorgung mit Hilfsenergie (hier Strom für Elektromagnete) für die einzelnen Schaltventile ein- oder ausgeschaltet wird. The monitoring device 16 and / or the regulator 2 are with the switching valves 13 . 14 and 15 connected and can control these by a supply of auxiliary power (here current for electromagnets) for the individual switching valves on or off.

Im Betrieb der in 1 gezeigten Vorrichtung stellt der Regler 2 den Druck oder das Volumen in den beiden Kammern des Hydraulikzylinders 3 zur Verwirklichung einer bestimmten Kraft oder Bewegung der Kolbenstange ein. Der Regler 2 ist ein digitalhydraulischer Regler, der eine Reihe parallel geschalteter Schaltventile enthält, die jeweils einen Durchlass mit bestimmter Durchlassmenge wahlweise freigeben oder verschließen. Die Kapazität oder Durchlassmenge der einzelnen Durchlässe ist verschieden und deren Verhältnis zueinander gehorcht vorzugsweise einer Reihe in der der jeweils größere benachbarte Durchlass die doppelte Durchlassmenge verglichen mit dem vorhergehenden Durchlass hat. Solche Regler sind bekannt, so dass eine weitere Erläuterung hier unterbleiben kann. Es bleibt aber festzuhalten, dass der Regler 2 die einzustellende Durchflussmenge bestimmt und eine entsprechende Information darüber hat und bereitstellen kann. In operation of in 1 shown device represents the controller 2 the pressure or volume in the two chambers of the hydraulic cylinder 3 to achieve a certain force or movement of the piston rod. The regulator 2 is a digital hydraulic regulator that includes a series of parallel switching valves, each of which selectively enables or closes a passage of a given amount of passage. The capacity or passage amount of the individual passages is different and their relation to one another preferably corresponds to one row in which the respective larger adjacent passage has twice the passage amount compared with the previous passage. Such regulators are known, so that a further explanation can be omitted here. It remains to be noted that the controller 2 determines the flow rate to be adjusted and has a corresponding information about it and can provide.

Die Information über die vom Regler 2 einzustellende Durchflussmenge zum oder vom Hydraulikzylinder 3 wird über die Verbindungsleitung 21 der Überwachungseinrichtung 16 übermittelt. Die Überwachungseinrichtung 16 (alternativ der Regler 2) schaltet eines der Schaltventile 13 oder 14 auf Durchgang, so dass der das jeweilige Schaltventil passierende Volumenstrom an Hydraulikfluid vom zugehörigen Durchflussmesser 11 oder 12 erfasst wird. Der Messwert wird über die Signalleitung 17 oder 18 an die Überwachungseinrichtung 16 übermittelt. Die Überwachungseinrichtung 16 stellt fest, ob der aus dem Durchflussmesser 11, 12 erhaltene Messwert unter oder über einer zulässigen Abweichung liegt. Ist die Abweichung zu groß, schaltet die Überwachungseinrichtung 16 (ggf. im Wege über den Regler 2) die Stromversorgung des offenen Schaltventils 13 oder 14 ab und unterbricht damit die weitere Zufuhr von Hydraulikfluid in den Hydraulikkreis. Auf diese Weise können Schäden im Hydraulikkreis vermieden werden. The information about the regulator 2 Flow to be adjusted to or from the hydraulic cylinder 3 is via the connection line 21 the monitoring device 16 transmitted. The monitoring device 16 (alternatively the controller 2 ) switches one of the switching valves 13 or 14 on passage, so that the respective switching valve passing volume flow of hydraulic fluid from the associated flow meter 11 or 12 is detected. The measured value is sent via the signal line 17 or 18 to the monitoring device 16 transmitted. The monitoring device 16 Determines if the out of the flow meter 11 . 12 measured value is below or above a permissible deviation. If the deviation is too large, the monitoring device switches 16 (if necessary in the way via the controller 2 ) the power supply of the open switching valve 13 or 14 and thus interrupts the further supply of hydraulic fluid in the hydraulic circuit. In this way, damage in the hydraulic circuit can be avoided.

Die vorgenannte Freigabe der Schaltventile 13 oder 14 hängt davon ab, welcher Volumenstrom vom Regler 2 abgegeben werden soll. Es wird das Ventil ausgewählt, das mit dem Durchflussmesser verbunden ist, in dessen Messbereich der erwartete Volumenstrom liegt. Wenn der Regler 2 das Einschalten des jeweiligen Schaltventils 13, 14 ausführt, während die Überwachungseinrichtung 16 lediglich eine gemeinsame Abschaltmöglichkeit für die Stromversorgung der Ventile 13 und 14 hat, ergibt sich ein einfacher Aufbau der Überwachungseinrichtung; beispielsweise wie folgt. The aforementioned release of the switching valves 13 or 14 depends on which volume flow from the controller 2 to be delivered. The valve connected to the flow meter, within the measuring range of which is the expected volume flow, is selected. If the regulator 2 the switching on of the respective switching valve 13 . 14 performs while the monitoring device 16 only a common shutdown for the power supply of the valves 13 and 14 has, results in a simple construction of the monitoring device; for example, as follows.

Die Durchflussmesser 11, 12 sind beispielsweise eingerichtet, einen Stromwert (z.B. 4 bis 20 mA) über ihren Messbereich auszugeben; d.h. von Nullausschlag bis Vollausschlag werden 4 bis 20 mA abgegeben, und zwar im Falle des Durchflussmessers 11 bei 0 bis 40 l/min und im Fall des Durchflussmessers 12 bei 0 bis 300 l/min. Der Regler 2 gibt seine Information über die von ihm einzustellende Durchflussmenge entsprechend dem von Regler 2 festgelegten Schaltventil und Durchflussmesser (11 und 13 oder 12 und 14) in Form eines Stroms zwischen 4 und 20 mA an die Überwachungseinrichtung 16 ab. In der Überwachungseinrichtung 16 genügt es, wenn eine beispielsweise prozentuale Abweichung zwischen dem gemessen Stromwert von einem Durchflussmesser und der Stromwertvorgabe vom Regler 2 festgelegt ist. Wenn die Abweichung überschritten wird, löst die Überwachungseinrichtung 16 aus, d.h. sie unterbricht die Stromversorgung zu beiden Schaltventilen 13 oder 14. Weil hier die Überwachung eines Stromwerts ausreicht, ist es für die Überwachungseinrichtung 16 unerheblich, von welchem der beiden Durchflussmesser 11 oder 12 das Stromsignal abgegeben wird. The flow meter 11 . 12 are, for example, set up to output a current value (eg 4 to 20 mA) over their measuring range; ie from zero to full scale, 4 to 20 mA are delivered, in the case of the flow meter 11 at 0 to 40 l / min and in the case of the flow meter 12 at 0 to 300 l / min. The regulator 2 gives his information about the flow rate to be set by him according to the regulator 2 fixed switching valve and flow meter ( 11 and 13 or 12 and 14 ) in the form of a current between 4 and 20 mA to the monitoring device 16 from. In the monitoring device 16 it is sufficient if, for example, a percentage deviation between the measured current value of a flow meter and the current value preset by the controller 2 is fixed. If the deviation is exceeded, the monitoring device triggers 16 Off, ie it interrupts the power supply to both switching valves 13 or 14 , Because monitoring of a current value is sufficient here, it is for the monitoring device 16 irrelevant of which of the two flow meters 11 or 12 the current signal is emitted.

Auf diese Weise kann die Überwachungseinrichtung sehr einfach und damit auch robust gestaltet sein. Gegebenenfalls können dann auch die Signalleitungen 17 und 18 vereinfacht oder zusammengefasst werden. Es kann in diesem Fall auch eine einfache Prüfbarkeit der Bereitschaft der Überwachungseinrichtung 16 erreicht werden, indem ein Prüfknopf vorgesehen wird, mit dem eine vorbestimmte Stromdifferenz an dem Vergleicherelement (nicht gezeigt) angelegt wird und die Auslösung der Sicherheitseinrichtung 1 verifiziert wird. In this way, the monitoring device can be made very simple and therefore robust. If necessary, then the signal lines 17 and 18 simplified or summarized. In this case, it can also be a simple testability of the readiness of the monitoring device 16 can be achieved by providing a test button with which a predetermined current difference is applied to the comparator element (not shown) and the tripping of the safety device 1 is verified.

Die Darstellung in 1 ist schematisch, insbesondere sind hydraulische Elemente, wie Speicher, Umschaltventile, Messpunke für Druck etc. zum Zwecke der besseren Übersicht weggelassen worden. Es können mehr als die zwei gezeigten Durchflussmesser mit zugeordnetem Schaltventil vorgesehen sein. Bei einem einfachen Hydraulikkreis, in dem die zu erreichenden Drücke und Durchflüsse nicht sehr hoch sind, kann auch ein einziger Durchflussmesser mit zugeordnetem Schaltventil ausreichen. Es ist anzumerken dass übliche digitalhydraulische Regler mindestens ein normal offenes Sicherheits-Schaltventil haben, um im Fall des Stromausfalls oder dergleichen Fehlfunktion, den Druck aus dem Hydraulikkreis in gezielter Weise (ggf. unter Drosselung der Durchflussmenge) abzulassen. The representation in 1 is schematic, in particular hydraulic elements, such as memory, changeover valves, measuring points for pressure, etc. have been omitted for the sake of clarity. There may be more than the two shown flow meter with associated switching valve. In a simple hydraulic circuit in which the pressures and flows to be achieved are not very high, a single flow meter with associated switching valve may be sufficient. It should be noted that conventional digital hydraulic regulators have at least one normally open safety switching valve, in order in the case of power failure or the like malfunction, the pressure from the hydraulic circuit in a targeted manner (possibly with throttling the flow rate) to drain.

Mit der Erfindung wird also eine Sicherungseinrichtung vorgeschlagen, die auf geringfügige Fehlfunktionen im Regler ansprechen kann; dies könnte z.B. der Fall sein, wenn eines der Ventile im Regler nicht richtig funktioniert oder der Durchfluss durch einen der vielen Durchlässe im digitalhydraulischen Regler beeinträchtig ist. With the invention, therefore, a safety device is proposed, which can respond to minor malfunction in the controller; this could e.g. This would be the case if one of the valves in the controller is not working properly or the flow through one of the many passages in the digital hydraulic controller is impaired.

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung 1 für einen Hydraulikkreis, mit mindestens einem hydraulisch angetriebenen Aktuator 3, mindestens einer Druckfluidquelle 4, die ein Hydraulikfluid unter Druck bereitstellt, das zum Antrieb des mindestens einen Aktuators bestimmt ist, und mindestens einem digitalhydraulischen Regler 2, der mindestens einen Druck oder ein Volumen in dem Aktuator steuert. Die Sicherheitseinrichtung hat einen Durchflussmessblock 11, 12, 13, 14 mit mindestens einem normal geschlossenen Schaltventil 13, 14, die zwischen die Druckfluidquelle und den digitalhydraulischen Regler geschaltet sind. Eine Überwachungseinrichtung 16, die in dem Regler oder in der Sicherheitseinrichtung ausgebildet sein kann, überwacht die vom Regler vorgegebene Durchflussmenge von Hydraulikfluid zum Aktuator anhand der Messung im Durchflussmessblock. Wird eine Abweichung zwischen der Reglervorgabe und dem tatsächlichen Messwert zu groß, unterbricht das Schaltventil die Hydraulikfluidversorgung. Für verschiedene Reglervorgaben sind verschiedene Durchflussmesser 11, 12 mit entsprechenden Messbereichen vorgesehen. The invention relates to a safety device 1 for a hydraulic circuit, with at least one hydraulically driven actuator 3 , at least one source of pressurized fluid 4 , which provides a hydraulic fluid under pressure, which is intended to drive the at least one actuator, and at least one digital hydraulic controller 2 that controls at least one pressure or volume in the actuator. The safety device has a flow measuring block 11 . 12 . 13 . 14 with at least one normally closed switching valve 13 . 14 , which are connected between the pressure fluid source and the digital hydraulic controller. A monitoring device 16 , which may be formed in the controller or in the safety device, monitors the predetermined by the regulator flow rate of hydraulic fluid to the actuator based on the measurement in the flow measuring block. If a deviation between the regulator specification and the actual measured value becomes too great, the switching valve interrupts the hydraulic fluid supply. There are different flow meters for different regulator specifications 11 . 12 provided with corresponding measuring ranges.

Claims (10)

Sicherheitseinrichtung (1) für einen Hydraulikkreis, mit mindestens einem hydraulisch angetriebenen Aktuator (3), mindestens einer Druckfluidquelle (4), die ein Hydraulikfluid unter Druck bereitstellt, das zum Antrieb des mindestens einen Aktuators (3) bestimmt ist, und mindestens einem digitalhydraulischen Regler (2), der mindestens einen Druck in dem Aktuator (3) und/oder den Durchfluss des Hydraulikfluids zu dem und/oder von dem Aktuator (3) steuert, wobei die Sicherheitseinrichtung (1) einen Durchflussmessblock (11, 12, 13, 14) umfasst, der zwischen die Druckfluidquelle (4) und den digitalhydraulischen Regler (2) geschaltet ist, so dass das gesamte, zum digitalhydraulischen Regler strömende Hydraulikfluid den Durchflussmessblock (11, 12, 13, 14) passiert, mindestens einen Durchflussmesser (11, 12) hat, und mindestens ein normal geschlossenes Schaltventil (13, 14) aufweist, das die Verbindung zwischen der Druckfluidquelle (4) und dem Regler (2) unterbrechen kann. Safety device ( 1 ) for a hydraulic circuit, with at least one hydraulically driven actuator ( 3 ), at least one source of pressurized fluid ( 4 ), which provides a hydraulic fluid under pressure, which is used to drive the at least one actuator ( 3 ) and at least one digital hydraulic controller ( 2 ), the at least one pressure in the actuator ( 3 ) and / or the flow of hydraulic fluid to and / or from the actuator ( 3 ), the safety device ( 1 ) a flow measuring block ( 11 . 12 . 13 . 14 ) located between the source of pressurized fluid ( 4 ) and the digital hydraulic controller ( 2 ), so that the entire hydraulic fluid flowing to the digital hydraulic controller blocks the flow measuring block ( 11 . 12 . 13 . 14 ) happens, at least one flow meter ( 11 . 12 ), and at least one normally closed switching valve ( 13 . 14 ), the connection between the source of pressurized fluid ( 4 ) and the controller ( 2 ) can interrupt. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussmessblock (11, 12, 13, 14) mehrere Durchflussmesser (11, 12) mit voneinander verschiedenen Messbereichen hat, wobei jedem Durchflussmesser (11, 12) ein normal geschlossenes, individuell ansteuerbares Schaltventil (13, 14) zugeordnet ist, um das zum digitalhydraulischen Regler (2) strömende Hydraulikfluid wahlweise durch einen der Durchflussmesser (11, 12) zu führen, indem lediglich das jeweilige eine Schaltventil (13, 14) von der Mehrzahl Schaltventile geöffnet ist. Safety device according to claim 1, characterized in that the flow measuring block ( 11 . 12 . 13 . 14 ) several flowmeters ( 11 . 12 ) with mutually different measuring ranges, each flowmeter ( 11 . 12 ) a normally closed, individually controllable switching valve ( 13 . 14 ) is assigned to the digital hydraulic controller ( 2 ) flowing hydraulic fluid optionally through one of the flow meter ( 11 . 12 ) only by the respective one switching valve ( 13 . 14 ) is opened by the plurality of switching valves. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der digitalhydraulische Regler (2) angepasst ist, die als Steuergröße erwartete Durchflussmenge an Hydraulikfluid durch den digitalhydraulischen Regler (2) anzugeben und die Sicherheitseinrichtung (1) angepasst ist, das Hydraulikfluid durch einen zu der erwarteten Durchflussmenge passenden Durchflussmesser (11, 12) zu führen, indem das jeweils passende Schaltventil (13, 14) geöffnet wird. Safety device according to claim 1 or 2, characterized in that the digital hydraulic controller ( 2 ), the flow rate of hydraulic fluid expected by the digital hydraulic controller ( 2 ) and the safety device ( 1 ), the hydraulic fluid is adjusted by a flow meter ( 11 . 12 ) by the respective appropriate switching valve ( 13 . 14 ) is opened. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, ferner mit einer Überwachungseinrichtung (16), die angepasst ist, eine von dem hydraulischen Regler (2) erwartete Durchflussmenge mit der in dem Durchflussmesserblock (11, 12, 13, 14) gemessenen Durchflussmenge zu vergleichen und bei einer Überschreitung einer zulässigen Abweichung dazwischen die Verbindung zwischen der Druckfluidquelle (4) und dem digitalhydraulischen Regler (2) unterbricht. Safety device according to claim 1, 2 or 3, further comprising a monitoring device ( 16 ), which is adapted to one of the hydraulic regulators ( 2 ) expected flow rate with that in the flowmeter block ( 11 . 12 . 13 . 14 ) measured flow rate and when exceeding an allowable deviation therebetween, the connection between the pressure fluid source ( 4 ) and the digital hydraulic controller ( 2 ) interrupts. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4, ferner mit einer Eingabeeinrichtung, die mit der Überwachungseinrichtung (16) verbunden und eingerichtet ist, um die zulässige Abweichung einzustellen. Safety device according to claim 4, further comprising an input device connected to the monitoring device ( 16 ) and set up to set the allowable deviation. Sicherheitseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der digitalhydraulische Regler (2) mindestens ein normal offenes Schaltventil aufweist, durch das Hydraulikfluid aus dem Aktuator (3) abgelassen werden kann. Safety device according to one or more of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the digital hydraulic controller ( 2 ) at least one normally open Switching valve, by the hydraulic fluid from the actuator ( 3 ) can be drained. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (16) eingerichtet ist, die Energieversorgung der Schaltventile (13, 14) des Durchflussmessblocks (11, 12, 13, 14) und/oder des digitalhydraulischen Reglers (2) zu unterbrechen, so dass diese ihre jeweilige Normalstellung einnehmen. Safety device according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the monitoring device ( 16 ), the power supply of the switching valves ( 13 . 14 ) of the flow measuring block ( 11 . 12 . 13 . 14 ) and / or the digital hydraulic controller ( 2 ), so that they assume their respective normal position. Sicherheitseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (13, 14) wahlweise entweder in eine offene oder in eine geschlossene Stellung verstellbar sind. Safety device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the switching valves ( 13 . 14 ) are selectively adjustable either in an open or in a closed position. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (13, 14) zur Verstellung elektrisch ansteuerbar sind und/oder vorzugsweise durch einen Elektromagneten direkt betätigbar sind. Safety device according to claim 8, characterized in that the switching valves ( 13 . 14 ) are electrically controllable for adjustment and / or are preferably directly actuated by an electromagnet. Schaltventile nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile Hydraulikfluid unter Druck, andere Flüssigkeiten unter Druck oder Gas unter Druck als Hilfsenergie verwenden. Switching valves according to claim 8 or 9, characterized in that the switching valves use hydraulic fluid under pressure, other fluids under pressure or gas under pressure as auxiliary energy.
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