DE102022126034A1 - Valve arrangement for work machines with oil-hydraulic tools - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für eine Arbeitsmaschine mit ölhydraulischem Werkzeug (47),- mit einem ersten Wegeventil (30), das mit einer ersten Druckleitung (P1) und einer ersten Arbeitsleitung (A1) verbunden ist,- mit einem zweiten Wegeventil (31), das mit einer zweiten Druckleitung (P2) und einer zweiten Arbeitsleitung (A2) verbunden ist,- mit einem 4/2-Wegeventil (32), das mit einer Vordruckleitung (Pa), einer Abflussleitung (T), einer ersten Steuerleitung (C) und einem gesperrten Anschluss (D) verbunden ist,- mit einem Wechselventil (33) mit einem ersten sperrbaren Zufluss (34) und einem zweiten sperrbaren Zufluss (35) sowie mit einem Abfluss (36), wobei- das 4/2-Wegeventil (32) elektrisch betätigbar ist und in einer Ruhestellung die Vordruckleitung (Pa) mit der ersten Steuerleitung (C) verbindet und in einer angesteuerten Stellung die erste Steuerleitung (C) mit der Abflussleitung (T) verbindet.The invention relates to a valve arrangement for a work machine with an oil-hydraulic tool (47), - with a first directional control valve (30), which is connected to a first pressure line (P1) and a first working line (A1), - with a second directional control valve (31) , which is connected to a second pressure line (P2) and a second working line (A2), - to a 4/2-way valve (32), which is connected to an inlet pressure line (Pa), a discharge line (T), a first control line (C ) and a blocked connection (D), - with a shuttle valve (33) with a first lockable inflow (34) and a second lockable inflow (35) as well as with an outflow (36), whereby - the 4/2-way valve (32) is electrically actuated and in a rest position connects the form pressure line (Pa) to the first control line (C) and in a controlled position connects the first control line (C) to the drain line (T).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7, ein Verfahren zum Schutz einer Arbeitsmaschine und eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung.The present invention relates to a valve arrangement with the features of the preamble of
Arbeitsmaschinen mit Hydrauliksystem, insbesondere mobile hydraulische Baumaschinen, werden vielfältig auf Baustellen für Abbruch- und Rückbauarbeiten, aber auch im Tiefbau und in der Forstwirtschaft verwendet. Hierbei kommen unter anderem sogenannte Langarmausleger-Bagger (engl. „longfront“) bzw. Abbruchbagger zum Einsatz. Die langen Ausleger und Stiele machen mobile hydraulische Baumaschinen zu einem guten Werkzeug, um auch in über 20 m Höhe hydraulische Anbaugeräte für den jeweiligen Zweck einsetzen zu können. Beim Betrieb mobiler hydraulischer Baumaschinen sind die Hydraulikschläuche, die das Hydrauliksystem der Anbaugeräte darstellen, durch Alterungsprozesse oder Witterung äußeren Einflüssen ausgesetzt, die Schäden an den Hydraulikschläuchen hervorrufen können. Weitere und viel unvorhersehbarere Schadensquellen sind allerdings mechanische Einwirkungen von außen auf die Hydraulikschläuche durch Arbeiten an nicht gänzlich überschaubaren Arealen. Das Bedienpersonal des Baggers sieht beim Betrieb nicht jeden Teil des Stiels der mobilen hydraulischen Baumaschine, sodass Hydraulikschläuche an beispielsweise spitzen Gegenständen auf der Baustelle hängenbleiben, durchstochen, aufgeschnitten und zerdrückt und somit beschädigt werden können. Durch zum einen unvermeidbare Alterungsprozesse und zum anderen unvorhersehbare Einwirkungen von außen kann es vorkommen, dass eine Öl-Leckage an den Hydraulikschläuchen bei regulärem Betrieb der Baumaschine auftritt. Es ist unter anderem aus der Offenlegungsschrift
Ähnliches gilt für den Einsatz von Harvestern in der Forstwirtschaft, die zum Teil an langen Auslagern Zangen zum Fassen von Baumstämmen tragen, die außer dem Hydraulikaggregat für die Zange auch mit einem Hydraulikmotor zur Drehung der Zange ausgestattet sind.The same applies to the use of harvesters in forestry, some of which carry tongs on long outriggers for grasping tree trunks, which, in addition to the hydraulic unit for the tongs, are also equipped with a hydraulic motor for rotating the tongs.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige, relativ einfach aufgebaute Ventilanordnung und eine umweltschonende hydraulische Arbeitsmaschine sowie ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Arbeitsmaschine und eine entsprechende Verwendung einer Ventilanordnung anzugeben.The invention is therefore based on the object of specifying a reliable, relatively simple valve arrangement and an environmentally friendly hydraulic work machine as well as a method for controlling such a work machine and a corresponding use of a valve arrangement.
Diese Aufgabe wird durch eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie durch ein Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst.This object is achieved by a valve arrangement with the features of
Weil eine Ventilanordnung für eine Arbeitsmaschine mit ölhydraulischem Werkzeug, versehen ist
- - mit einem ersten Wegeventil, insbesondere einem ersten 2/2-Wegeventil, das mit einer ersten Druckleitung P1 und einer ersten Arbeitsleitung A1 verbunden ist,
- - mit einem zweiten Wegeventil, insbesondere einem zweiten 2/2-Wegeventil, das mit einer zweiten Druckleitung P2 und einer zweiten Arbeitsleitung A2 verbunden ist,
- - mit einem 4/2-Wegeventil, das mit einer Vordruckleitung Pa, einer Abflussleitung T, einer ersten Steuerleitung C und einer zweiten Steuerleitung D verbunden ist,
- - mit einem Wechselventil mit einem ersten sperrbaren Zufluss und einem zweiten sperrbaren Zufluss sowie mit einem Abfluss, wobei
- - das 4/2-Wegeventil elektrisch betätigbar ist und in einer Ruhestellung die Vordruckleitung Pa mit der ersten Steuerleitung C verbindet und in einer angesteuerten Stellung die erste Steuerleitung C mit der Abflussleitung T verbindet,
- - with a first directional valve, in particular a first 2/2-way valve, which is connected to a first pressure line P1 and a first working line A1,
- - with a second directional valve, in particular a second 2/2-way valve, which is connected to a second pressure line P2 and a second working line A2,
- - with a 4/2-way valve which is connected to an inlet pressure line Pa, a discharge line T, a first control line C and a second control line D,
- - with a shuttle valve with a first lockable inflow and a second lockable inflow and with an outflow, whereby
- - the 4/2-way valve is electrically actuated and in a rest position connects the inlet pressure line Pa with the first control line C and in a controlled position connects the first control line C with the drain line T,
Die zweite Steuerleitung D ist vorzugsweise dauerhaft gesperrt und in der angesteuerten Stellung des 4/2-Wegeventils mit der Vordruckleitung Pa verbunden.The second control line D is preferably permanently blocked and in the activated position of the 4/2-way valve is connected to the inlet pressure line Pa.
Wenn weiter der erste sperrbare Zufluss des Wechselventils mit der ersten Druckleitung P1, der zweite sperrbare Zufluss des Wechselventils mit der zweiten Druckleitung P2 und der Abfluss des Wechselventils mit der Vordruckleitung Pa verbunden ist, werden in der Ruhestellung des 4/2-Wegeventils beide 2/2-Wegeventile aufgrund des Drucks in der mit höherem Druck beaufschlagten Druckleitung geschlossen. Dazu ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Steuerleitung C mit dem ersten 2/2-Wegeventil und dem zweiten 2/2-Wegeventil so verbunden ist, dass es diese in die geschlossene Stellung vorsteuert, wenn die Steuerleitung C druckbeaufschlagt ist.If the first lockable inflow of the shuttle valve is connected to the first pressure line P1, the second lockable inflow of the shuttle valve is connected to the second pressure line P2 and the outflow of the shuttle valve is connected to the inlet pressure line Pa, in the rest position of the 4/2-way valve both are 2/ 2-way valves closed due to the pressure in the higher pressure pressure line. For this purpose, it is advantageously provided that the control line C is connected to the first 2/2-way valve and the second 2/2-way valve in such a way that it pilots them into the closed position when the control line C is pressurized.
Eine Not-Aus-Funktion kann besonders einfach und zuverlässig erzielt werden, wenn das 4/2-Wegeventil in einer Arbeitsstellung elektrisch betätigt ist und mittels eines Notausschalters stromlos schaltbar ist. Besonders vorteilhaft ist dazu der Notausschalter manuell betätigbar in einer Arbeitskabine der Arbeitsmaschine angeordnet.An emergency stop function can be achieved particularly easily and reliably if the 4/2-way valve is electrically actuated in a working position and can be de-energized using an emergency stop switch. The emergency stop switch is particularly advantageously arranged in a work cabin of the work machine so that it can be operated manually.
Weil bei einer gattungsgemäßen Arbeitsmaschine vorgesehen ist, dass den wenigstens zwei Hydraulikleitungen jeweils wenigstens ein Wegeventil, insbesondere ein 2/2-Wegeventil zugeordnet ist, das dazu ausgelegt ist, in einem Notfall die Hydraulikleitung zu verschließen, wobei das wenigstens eine Wegeventil jeder der beiden Hydraulikleitungen im Bereich des Auslegers in der Hydraulikleitung oder im Bereich des Gestells in der Hydraulikleitung zwischen den Ventilen und dem ölhydraulischen Werkzeug angeordnet ist, kann bei einem Bruch einer Hydraulikleitung im Bereich des Auslegers das Auslaufen von Hydrauliköl aus der vorgeschalteten Hydraulik der Arbeitsmaschine weitgehend verhindert werden.Because in a generic work machine it is provided that at least one directional valve, in particular a 2/2-way valve, is assigned to the at least two hydraulic lines, which is designed to close the hydraulic line in an emergency, the at least one directional valve being assigned to each of the two hydraulic lines in the area of the boom in the hydraulic line or in the area of the frame in the hydraulic line between the valves and the oil-hydraulic tool, if a hydraulic line breaks in the area of the boom, the leakage of hydraulic oil from the upstream hydraulics of the work machine can be largely prevented.
Die Wegeventile sind vorzugsweise hydraulisch vorgesteuert. Insbesondere weisen sie einen Öffnungsdruck zwischen 1 bar und 10 bar, insbesondere zwischen 1,5 bar und 5 bar und besonders bevorzugt im Rahmen der üblichen Toleranzen etwa 2 bar auf. Dadurch bleibt der Druckverlust relativ gering. Die Wegeventile sind weiter vorzugsweise auf Arbeitsdrücke zwischen 200 bar und 500 bar ausgelegt, vorzugsweise zwischen 300 bar und 450 bar und insbesondere 350 bar bis 400 bar. Schließlich ist die Ventilanordnung vorzugsweise für eine Durchflussmenge (Volumenstrom) von 400 Litern pro Minute (l/min) bis 2500 l/min ausgelegt, insbesondere 600 l/min bis 1500 l/min und besonders bevorzugt 700 l/min bis 1350 l/min.The directional control valves are preferably hydraulically pilot-controlled. In particular, they have an opening pressure between 1 bar and 10 bar, in particular between 1.5 bar and 5 bar and particularly preferably around 2 bar within the usual tolerances. This means that the pressure loss remains relatively low. The directional control valves are further preferably designed for working pressures between 200 bar and 500 bar, preferably between 300 bar and 450 bar and in particular 350 bar to 400 bar. Finally, the valve arrangement is preferably designed for a flow rate (volume flow) of 400 liters per minute (l/min) to 2500 l/min, in particular 600 l/min to 1500 l/min and particularly preferably 700 l/min to 1350 l/min .
Die Ventilanordnung ist vorzugsweise modular aufgebaut, so dass zum Beispiel ein Wegeventil auf einer Seite des Auslegers und das andere Wegeventil auf der anderen Seite des Auslegers montiert werden kann.The valve arrangement is preferably constructed modularly, so that, for example, one directional valve can be mounted on one side of the boom and the other directional valve on the other side of the boom.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Wegeventile der Ventilanordnung unmittelbar an die Absperrventile oder Schnellwechselanschlüsse der Arbeitsmaschine angeschlossen werden können oder diese sogar ersetzen können. Im Bereich des Auslegers eines Baggers sind häufig Kugelhähne angebracht, die zu Wechseln des Anbauwerkzeugs geschlossen werden müssen. Anstelle dieser Kugelhähne kann die erfindungsgemäße Ventilanordnung montiert werden, sodass sich hier ein Zusatznutzen durch die automatische Schließung der Ventile bei Abschaltung des Baggers und eine Einsparung an Arbeitszeit ergibt, neben der erhöhten Betriebssicherheit.A particularly advantageous embodiment is in which the directional control valves of the valve arrangement can be connected directly to the shut-off valves or quick-change connections of the work machine or can even replace them. Ball valves are often installed in the boom area of an excavator and must be closed to change the attachment. Instead of these ball valves, the valve arrangement according to the invention can be mounted, so that there is an additional benefit through the automatic closing of the valves when the excavator is switched off and a saving in working time, in addition to increased operational safety.
Es ist denkbar, dass die Wegeventile durch Betätigen eines Notausschalters geschlossen werden und nach Beheben der Leckage durch erneutes Betätigen des Notschalters wieder geöffnet werden. Es ist aber auch möglich, dass die Wegeventile automatisch von einem Sensor angesteuert werden, der einen Druckabfall detektiert oder bei Druckabfall vollautomatisch hydraulisch schließen.It is conceivable that the directional control valves are closed by pressing an emergency stop switch and, after the leak has been eliminated, are opened again by pressing the emergency switch again. However, it is also possible for the directional control valves to be automatically controlled by a sensor that detects a pressure drop or to close hydraulically fully automatically when the pressure drops.
Wenn die wenigstens zwei Hydraulikleitungen der Arbeitsmaschine in einem geschützten Bereich an einer Oberseite des Auslegers anliegen oder von Kanälen gebildet sind und das jeweilige Wegeventil in diesem geschützten Bereich angeordnet ist, wird die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Hydraulikleitungen druckseitig der Ventilanordnung und der Ventilanordnung selbst vor allem im Abbruchbetrieb verringert. Bevorzugt ist das jeweilige Wegeventil bzw. 2/2-Wegeventil in einem Ventilblock integriert, der beispielsweise an einen Kanal angeflanscht sein kann.If the at least two hydraulic lines of the work machine rest in a protected area on an upper side of the boom or are formed by channels and the respective directional control valve is arranged in this protected area, the probability of damage to the hydraulic lines on the pressure side of the valve arrangement and the valve arrangement itself is particularly high Demolition operations reduced. The respective directional valve or 2/2-way valve is preferably integrated in a valve block, which can be flanged to a channel, for example.
Vorzugsweise sind die wenigstens zwei unmittelbar das Werkzeug versorgenden Hydraulikleitungen jeweils in einem ersten Befestigungspunkt an dem Werkzeug und in einem zweiten Befestigungspunkt an dem Ausleger befestigt und bilden zwischen den beiden Befestigungspunkten einen flexiblen Schlauchbogen aus, wobei das wenigstens eine Wegeventil bzw. 2/2-Wegeventil jeweils im Bereich des Auslegers außerhalb des flexiblen Schlauchbogens angeordnet ist. Die beiden Wegeventile sind vorzugsweise hydraulisch und/oder elektrisch miteinander verbunden.Preferably, the at least two hydraulic lines directly supplying the tool are each attached to the tool in a first attachment point and to the boom in a second attachment point and form a flexible hose bend between the two attachment points, the at least one directional control valve or 2/2-way valve is each arranged in the area of the boom outside the flexible hose bend. The two directional control valves are preferably connected to one another hydraulically and/or electrically.
Wenn sich der zweite Befestigungspunkt jedes Schlauchbogens an dem jeweils zugeordneten Wegeventil befindet, sind weitere Fittinge oder passive Auslaufsicherungen in diesem Bereich verzichtbar.If the second attachment point of each hose bend is on the assigned directional control valve, further fittings or passive leakage protection in this area are unnecessary.
Vorzugsweise ist das ölhydraulische Werkzeug ein Baggerwerkzeug, eine Abbruchschere, ein forstwirtschaftliches Werkzeug oder ein Tiefbauwerkzeug. Bei diesen Werkzeugen und dem dafür üblichen Anwendungsbereich besteht eine besonders große Gefahr eines Leitungsbruchs infolge einer Beschädigung im Betrieb. Besonders vorteilhaft ist die insoweit beschriebene Sicherheitseinrichtung, wenn das Gestell selbstfahrend ist.Preferably, the oil-hydraulic tool is an excavator tool, a demolition shear, a forestry tool or a civil engineering tool. With these tools and their usual area of application, there is a particularly high risk of a line breaking as a result of damage during operation. The safety device described so far is particularly advantageous if the frame is self-propelled.
Der Notfall, der zu einer Absperrung der 2/2-Wegeventile führt, ist vorteilhaft ein Bruch wenigstens eines Schlauchbogens, insbesondere in unmittelbarer Nähe eines an dem Ausleger montierten Werkzeugs.The emergency that leads to the 2/2-way valves being shut off is advantageously a breakage of at least one hose bend, particularly in the immediate vicinity of a tool mounted on the boom.
Vorzugsweise weist eine solche Arbeitsmaschine eine Ventilanordnung mit den weiter oben beschriebenen Merkmalen auf.Such a work machine preferably has a valve arrangement with the features described above.
Außerdem wird ein Verfahren zum Schutz einer wie oben beschriebenen Arbeitsmaschine vorgeschlagen, das folgende aufeinanderfolgende Schritte aufweist:
- a. Wenn ein Leck in wenigstens einer der Hydraulikleitungen zwischen dem ölhydraulischen Werkzeug und den Ventilen auftritt, Bewegen des wenigstens einen Wegeventils bzw. 2/2-Wegeventils in eine Sperrstellung (Ruhestellung) und dadurch Absperren der wenigstens zwei Hydraulikleitungen,
- b. Nach Beheben der Leckage, Überführen des wenigstens einen Wegeventils bzw. 2/2 Wegeventils in die Ausgangsstellung.
- a. If a leak occurs in at least one of the hydraulic lines between the oil-hydraulic tool and the valves, moving the at least one directional valve or 2/2-way valve into a blocking position (rest position) and thereby shutting off the at least two hydraulic lines,
- b. After eliminating the leak, transfer the at least one directional valve or 2/2 directional valve to the starting position.
Dadurch kann bei einem Bruch einer Hydraulikleitung die austretende Ölmenge wirksam begrenzt werden, und zwar auch dann, wenn die Hydraulikpumpe der Arbeitsmaschine weiterhin fördert. Eine Beschädigung der Hydraulikpumpe durch Leerlaufen kann so verhindert werden. Außerdem dient das Verfahren dem Arbeitsschutz und Hydrauliköl kann eingespart werden (Ressourcenschutz) .This means that if a hydraulic line breaks, the amount of oil escaping can be effectively limited, even if the hydraulic pump of the machine continues to deliver. Damage to the hydraulic pump due to idling can be prevented in this way. The process also serves occupational safety and hydraulic oil can be saved (resource protection).
Insbesondere kann das ölhydraulische Werkzeug einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder umfassen und die beiden mit dem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder verbundenen Hydraulikleitungen in Schritt b. abgesperrt werden. Damit wird auch ein weiterer Hub des Hydraulikzylinders verhindert, der ansonsten das drucklos verdrängte Öl aus dem drucklosen Arbeitsraum an die Umgebung abgeben würde.In particular, the oil-hydraulic tool can comprise a double-acting hydraulic cylinder and the two hydraulic lines connected to the double-acting hydraulic cylinder in step b. be blocked off. This also prevents a further stroke of the hydraulic cylinder, which would otherwise release the unpressurized oil from the unpressurized working space into the environment.
Bei der Verwendung einer oben beschriebenen Ventilanordnung in einer Arbeitsmaschine zur Verhinderung, dass bei einem Schlauchbruch im Bereich eines Schlauchbogens der beiden Arbeitsleitungen Öl unkontrolliert aus der Schlauchbruchstelle austritt, ist eine besonders große Zuverlässigkeit bei einfacher Ansteuerung im Notfall gegeben.When using a valve arrangement described above in a work machine to prevent oil from escaping uncontrollably from the hose break point in the event of a hose break in the area of a hose bend of the two working lines, a particularly high level of reliability is achieved with simple control in an emergency.
Außerdem kann eine mobile hydraulische Baumaschine aufweisend einen Oberbau, einen Unterbau, eine Auslegerbaugruppe, bevorzugt mit Ausleger und Zwischenausleger sowie mit einem Stiel, ein mit dem Stiel verbundenes Anbaugerät sowie ein Hydrauliksystem zur Bewegung der Auslegerbaugruppe und des Anbaugerätes, vorgesehen sein. Das Hydrauliksystem weist wenigstens eine Pumpe und einen Zusatzventilblock auf, wobei der Zusatzventilblock dazu ausgelegt ist, zur Ansteuerung des Anbaugerätes den Ölfluss wenigstens zweier das Anbaugerät mit der Pumpe verbindende Hydraulikleitungen regulieren zu können. Den Hydraulikleitungen ist jeweils wenigstens ein Notstoppventil zugeordnet, das dazu ausgelegt ist, im Notfall die Hydraulikleitung zu verschließen, wobei das wenigstens eine Notstoppventil im Bereich der Auslegerbaugruppe in der Hydraulikleitung und/oder im Oberbau auf der pumpenfernen Strömungsseite des Zusatzventilblocks angeordnet ist.In addition, a mobile hydraulic construction machine having a superstructure, a substructure, a boom assembly, preferably with a boom and an intermediate boom as well as a stick, an attachment connected to the stick and a hydraulic system for moving the boom assembly and the attachment can be provided. The hydraulic system has at least one pump and an additional valve block, the additional valve block being designed to be able to regulate the oil flow of at least two hydraulic lines connecting the attachment to the pump in order to control the attachment. The hydraulic lines are each assigned at least one emergency stop valve, which is designed to close the hydraulic line in an emergency, the at least one emergency stop valve being arranged in the area of the boom assembly in the hydraulic line and/or in the superstructure on the flow side of the additional valve block remote from the pump.
Die Notstoppventile ermöglichen bei Leckage, die Hydraulikleitungen zu verschließen und dadurch Austreten von Hydrauliköl größtenteils zu verhindern. Dabei ist es besonders einfach, die Notstoppventile im Bereich des Oberbaus nachzurüsten. Der Einsatz von Notstoppventilen im Bereich des Stiels ist vorteilhaft, da bei Leckage im Bereich zwischen Auslegerbaugruppe und Anbaugerät dies von großem Nutzen ist.The emergency stop valves allow the hydraulic lines to be closed in the event of a leak, thereby largely preventing hydraulic oil from escaping. It is particularly easy to retrofit the emergency stop valves in the superstructure area. The use of emergency stop valves in the arm area is advantageous as this is of great benefit in the event of a leak in the area between the boom assembly and the attachment.
Vorzugsweise liegen die wenigstens zwei Hydraulikleitungen in einem geschützten Bereich an einer Oberseite des Stiels an oder sind durch Kanäle gebildet, wobei das jeweilige Notstoppventil in diesem geschützten Bereich liegt. Unter geschütztem Bereich wird verstanden, dass die Hydraulikleitungen starre Rohre, insbesondere aus Metall, sind, die vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Zu unterscheiden sind diese geschützten Bereiche von Bereichen der Hydraulikleitung mit flexiblen Schläuchen, die schnell reißen oder beschädigt werden können.Preferably, the at least two hydraulic lines lie in a protected area on an upper side of the handle or are formed by channels, with the respective emergency stop valve located in this protected area. A protected area means that the hydraulic lines are rigid pipes, especially made of metal, that are protected from external influences. These protected areas must be distinguished from areas of the hydraulic line with flexible hoses, which can quickly tear or be damaged.
Die Hydraulikleitungen sind bevorzugt jeweils in einem ersten Befestigungspunkt an dem Anbaugerät und in einem zweiten Befestigungspunkt an dem Stiel befestigt und bilden zwischen den beiden Befestigungspunkten einen flexiblen Schlauchbogen aus, wobei das wenigstens eine Notstoppventil vorzugsweise jeweils im Bereich des Stiels außerhalb des flexiblen Schlauchbogens angeordnet ist. Bei regulären Arbeiten mit der mobilen hydraulischen Baumaschine kommt es häufig zu Öl-Leckagen an den flexiblen Schlauchbögen, da diese durch ihre Beschaffenheit anfällig für beispielsweise ein Hängenbleiben an Stellen der Baustelle sind. Die Schlauchbögen sind jedoch unabdingbar für die Verwendung der Baumaschine, da ohne die Schlauchbögen keine großen Bewegungen der Auslegerbaugruppe und der Anbaugeräte möglich wären. Das Verschließen der Notstoppventile und somit der Hydraulikleitungen und des Hydrauliksystems verhindert bei Leckage ein weiteres Austreten von Öl.The hydraulic lines are preferably each attached to the attachment in a first attachment point and to the handle in a second attachment point and form a flexible hose bend between the two attachment points, with the at least one emergency stop valve preferably being arranged in the area of the handle outside of the flexible hose bend. During regular work with mobile hydraulic construction machinery, oil leaks often occur on the flexible hose bends, as their nature makes them susceptible to, for example, getting caught on parts of the construction site. However, the hose bends are essential for the ver turning the construction machine, as without the hose bends no large movements of the boom assembly and the attachments would be possible. Closing the emergency stop valves and thus the hydraulic lines and the hydraulic system prevents further oil from escaping in the event of a leak.
Vorzugsweise sind die Notstoppventile elektronisch gesteuerte Magnetventile, die besonders kostengünstig sind. Die Notstoppventile können 2-Wege-Ventile sein und das Hydrauliksystem umfasst dann wenigstens eine Rücklaufleitung, die die Notstoppventile mit einem Hydrauliköltank verbindet, aus dem das Hydrauliksystem mittels der Pumpe gespeist ist. In diesem Fall ist es nicht notwendig, mit dem Zusatzventilblock zu kommunizieren, da der Hydraulikölfluss durch die Hydraulikleitungen im Bereich des Zusatzventilblocks nicht unterbrochen werden muss.The emergency stop valves are preferably electronically controlled solenoid valves, which are particularly cost-effective. The emergency stop valves can be 2-way valves and the hydraulic system then includes at least one return line which connects the emergency stop valves to a hydraulic oil tank from which the hydraulic system is fed by means of the pump. In this case, it is not necessary to communicate with the auxiliary valve block because the hydraulic oil flow through the hydraulic lines in the area of the auxiliary valve block does not have to be interrupted.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung umfasst die mobile hydraulische Baumaschine eine Notausbetätigungsvorrichtung, die mit den Notstoppventilen und/ oder bzw. optional zusätzlich mit dem Zusatzventilblock kommuniziert und dazu eingerichtet ist, bei Betätigung die Notstoppventile zu schließen.In a further preferred embodiment, the mobile hydraulic construction machine comprises an emergency stop actuation device which communicates with the emergency stop valves and/or optionally additionally with the additional valve block and is set up to close the emergency stop valves when actuated.
Vorzugsweise ist die Notausbetätigungsvorrichtung in einer Fahrerkabine der mobilen hydraulischen Maschine angeordnet. Der Fahrer der mobilen hydraulischen Baumaschine kann, wenn er eine Leckage feststellt, die Notausbetätigungsvorrichtung betätigen und somit verhindern, dass das Hydrauliköl weiter an der Bruchstelle austritt.Preferably, the emergency stop actuation device is arranged in a driver's cab of the mobile hydraulic machine. If the driver of the mobile hydraulic construction machine detects a leak, he can activate the emergency stop device and thus prevent the hydraulic oil from continuing to leak at the breakage point.
Vorzugsweise ist den wenigstens zwei Hydraulikleitungen wenigstens ein Sensor zugeordnet, der dazu eingerichtet ist, eine Leckage in den wenigstens zwei Hydraulikleitungen zu erkennen, wobei der wenigstens eine Sensor mit den Notstoppventilen und/oder dem Zusatzventilblock kommuniziert. In diesem Fall kann das Schließen der Notstoppventile bei Leckage und Druckabfall in der Hydraulikleitung automatisch erfolgen.Preferably, at least one sensor is assigned to the at least two hydraulic lines, which is designed to detect a leak in the at least two hydraulic lines, the at least one sensor communicating with the emergency stop valves and/or the additional valve block. In this case, the emergency stop valves can be closed automatically in the event of a leak and pressure drop in the hydraulic line.
In einer bevorzugten Ausführung ist die mobile hydraulische Baumaschine ein Langarmausleger-Bagger, der eine Reichhöhe in einem Bereich von 15 m bis 90 m hat und insbesondere eine Gewichtsklasse zwischen 25 t und 400 t.In a preferred embodiment, the mobile hydraulic construction machine is a long-arm excavator that has a reach height in a range of 15 m to 90 m and in particular a weight class between 25 t and 400 t.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Steuerung einer mobilen hydraulischen Baumaschine aufweisend einen Oberbau, einen Unterbau, eine Auslegerbaugruppe mit einem Stiel, ein mit dem Stiel verbundenes Anbaugerät sowie ein Hydrauliksystem zur Bewegung der Auslegerbaugruppe und des Anbaugerätes, vorgesehen, wobei das Hydrauliksystem wenigstens eine Pumpe und einen Zusatzventilblock, sowie wenigstens zwei das Anbaugerät mit der Pumpe verbindende Hydraulikleitungen umfasst, wobei der Zusatzventilblock mit den wenigstens zwei Hydraulikleitungen verbunden ist. Das Verfahren umfasst folgende aufeinanderfolgende Schritte:
- a) Detektieren eines Lecks in einer der Hydraulikleitungen zwischen dem Anbaugerät und dem Zusatzventilblock,
- b) Schalten wenigstens eines Notstoppventils, das jeweils im Bereich der Auslegerbaugruppe und/oder im Oberbau auf der pumpenfernen Strömungsseite des Zusatzventilblocks in einer der wenigstens zwei Hydraulikleitungen angeordnet ist und dadurch Absperren der wenigstens zwei Hydraulikleitungen.
- a) detecting a leak in one of the hydraulic lines between the attachment and the additional valve block,
- b) switching at least one emergency stop valve, which is arranged in the area of the boom assembly and/or in the superstructure on the flow side of the additional valve block remote from the pump in one of the at least two hydraulic lines and thereby shutting off the at least two hydraulic lines.
Vorzugsweise sind die Notstoppventile 2-Wege-Ventile und das Hydrauliksystem umfasst wenigstens eine Rücklaufleitung und in Schritt b) des Verfahrens ist Folgendes vorgesehen:
- - Verbindung der Hydraulikleitung mit der Rücklaufleitung mittels des Notstoppventils, wobei die Rücklaufleitung mit einem Hydrauliköltank verbunden ist, aus dem das Hydrauliksystem mittels der Pumpe gespeist ist.
- - Connection of the hydraulic line to the return line by means of the emergency stop valve, the return line being connected to a hydraulic oil tank from which the hydraulic system is fed by means of the pump.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zwischen den Schritten a) und b) folgenden Schritt:
- - Ansteuern des Zusatzventilblocks und dadurch Absperren der wenigstens zwei Hydraulikleitungen, wobei Schritt b) darauf mit einer vorgegebenen Zeitverzögerung erfolgt.
- - Activating the additional valve block and thereby shutting off the at least two hydraulic lines, with step b) then taking place with a predetermined time delay.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren eine Detektion durch Sichtung eines Bedienpersonals oder durch einen in der Hydraulikleitung angeordneten Sensor.Preferably, the method includes detection by inspection by an operating personnel or by a sensor arranged in the hydraulic line.
Vorzugsweise umfasst die mobile hydraulische Baumaschine eine Notausbetätigungsvorrichtung, die mit den Notstoppventilen und/oder dem Zusatzventilblock kommuniziert und das Verfahren nach Schritt a) folgenden Schritt umfasst:
- - Manuelles Betätigen der Notausbetätigungsvorrichtung durch das Bedienpersonal.
- - Manual actuation of the emergency stop device by the operating personnel.
Die mobile hydraulische Baumaschine kann wie vorgehend beschrieben ausgebildet sein.The mobile hydraulic construction machine can be designed as described above.
Zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile sind dabei in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Two preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Identical or functionally identical components are provided with the same reference numerals in the figures.
Die Figuren zeigen:
-
1 : eine räumliche Darstellung einer mobilen hydraulischen Baumaschine, -
2 : eine Draufsicht auf die mobile hydraulische Baumaschine aus1 , -
3 : eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Hydrauliksystems eines Anbaugeräts der mobilen hydraulischen Baumaschine aus1 , -
4 : eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Hydrauliksystems eines Anbaugeräts, sowie -
5 : eine Ventilanordnung einer Ausführungsform in Sperrstellung.
-
1 : a spatial representation of a mobile hydraulic construction machine, -
2 : a top view of the mobilehydraulic construction machine 1 , -
3 : a schematic representation of an embodiment of a hydraulic system of an attachment of the mobilehydraulic construction machine 1 , -
4 : a schematic representation of a further embodiment of a hydraulic system of an attachment, as well as -
5 : a valve arrangement of an embodiment in the blocked position.
Die
Die mobile hydraulische Baumaschine 1 umfasst ein Hydrauliksystem, das unteranderem den Auslegerzylinder 11 und den Zwischenauslegerzylinder 12 sowie den Stielzylinder 22 mittels Hydrauliköls antreibt. Der Hydraulikölfluss und die damit einhergehenden Bewegungen werden von einem sich im Oberbau 4 befindlichen nicht dargestellten Hauptventilblock des Hydrauliksystems gesteuert und kontrolliert. Der Hauptventilblock umfasst Ventile, die eine Zufuhrmenge des Hydrauliköls zu einem der Hydraulikzylinder reguliert. Des Weiteren ist der Hauptventilblock zuständig für die Steuerung eines hydraulischen Schwenkantriebs des Schwenkwerks 3 und eines hydraulischen Fahrantriebs für die Ketten des Unterbaus 2. Dem Hydrauliksystem zugehörig und sich im Oberbau 4 befindend sind zudem ein Zusatzventilblock 15, ein Hydrauliköltank 16, sowie eine hydraulische Pumpe 17. Die hydraulische Pumpe 17 fördert das Hydrauliköl des Hydrauliksystems und ist über eine hydraulische Verbindung mit dem Hauptventilblock und dem Zusatzventilblock 15 verbunden. Es können mehrere Pumpen im Hydrauliksystem zum Einsatz kommen, sofern die Leistung einer Pumpe für den erforderlichen Einsatz nicht ausreicht oder das System redundant ausgebildet sein soll. Der Zusatzventilblock 15 steuert und reguliert einen Hydraulikölfluss zum Anbaugerät 14. Vom Zusatzventilblock 15 ausgehend führen Hydraulikleitungen 18 zum Anbaugerät 14. In der
Die
Zum einen sind im Oberbau 4, in einem Oberbauabschnitt der jeweiligen Hydraulikleitung 18, welcher sich auf der pumpenfernen Strömungsseite des Zusatzventilblocks 15 befindet, die ersten Notstoppventile 23 angeordnet und zum anderen sind die zweiten Notstoppventile 24 in einem Auslegerbaugruppenabschnitt der jeweiligen Hydraulikleitung 18, welcher sich außerhalb des Oberbaus 4 befindet und im Bereich des Stiels 10 außerhalb der flexiblen Schlauchbögen 21 liegt, wie oben bereits beschrieben, angeordnet. Die Notstoppventile 23,24 sind im regulären Betrieb der mobilen hydraulischen Baumaschine 1 geöffnet, sodass das Hydrauliköl ungehindert durch die Notstoppventile 23,24 fließen kann. Die Notstoppventile 23,24 werden durch eine Notausbetätigungsvorrichtung 25 gesteuert. Wenn die Notausbetätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, werden die Hydraulikleitungen 18 mittels der Notstoppventile 23,24 geschlossen und der Hydraulikölfluss gestoppt. Die Notausbetätigungsvorrichtung 25 kommuniziert elektronisch mit dem Zusatzventilblock 15 und schaltet die Notstoppventile 23,24.On the one hand, the first
Nachdem eine Leckage in einer der Hydraulikleitungen 18 zwischen dem Anbaugerät 14 und dem Zusatzventilblock 15 detektiert wurde, werden die Notstoppventile 23,24 geschaltet und die Hydraulikleitungen 18 abgesperrt. In der
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Notstoppventile 23,24 elektronisch gesteuerte Magnetventile.In a preferred embodiment, the
In einer bevorzugten Ausführung wird die Leckage durch das Bedienpersonal entdeckt und darauffolgend betätigt das Bedienpersonal die Notausbetätigungsvorrichtung 25 und die Notstoppventile 23,24 werden geschaltet und sperren die Hydraulikleitungen 18 ab. Die Detektion kann auch durch einen Sensor, welcher den Hydraulikleitungen 18 zugeordnet ist, erfolgen und die Notausbetätigungsvorrichtung 25 kann dann automatisch betätigt werden.In a preferred embodiment, the leak is discovered by the operating personnel and the operating personnel then actuates the emergency
In einer bevorzugten Ausführung wird zunächst der Zusatzventilblock 15 durch Betätigung der Notausbetätigungsvorrichtung 25 angesteuert und der Zusatzventilblock 15 sperrt die wenigstens zwei Hydraulikleitungen 18 ab. Daraufhin werden mit einer vorgebbaren Zeitverzögerung die Notstoppventile 23,24 geschaltet und die Hydraulikleitungen 18 verschlossen.In a preferred embodiment, the
Die
Nachdem durch Bedienpersonal oder einen Sensor eine Öl-Leckage detektiert wurde, werden durch Betätigen der Notausbetätigungsvorrichtung 25 die zweiten Notstoppventile 24 im Auslegerbaugruppenabschnitt der Hydraulikleitungen 18 geschaltet und geschlossen und die 2-Wege-Ventile 26 schalten in eine zweite dargestellte Schaltstellung, in der Hydrauliköl vom Zusatzventilblock 15 über die Rücklaufleitung 27 in den Hydrauliköltank 16 fließt.After an oil leak has been detected by operating personnel or a sensor, the second
Es ist denkbar mehr als zwei Notstoppventile 23,24 pro Hydraulikleitung 18 einzusetzen.It is conceivable to use more than two emergency stop valves 23.24 per
In beiden Versionen der Hydrauliksysteme, einmal elektrisch und einmal hydraulisch vorgesteuert, kann die Detektion einer Öl-Leckage durch Bedienpersonal oder einen Sensor erfolgen. Die Notausbetätigungsvorrichtung 25 kann beispielsweise in der Fahrerkabine 5 oder an der Auslegerbaugruppe 7 als Betätigungsknopf ausgebildet oder über eine Steuerung der mobilen hydraulischen Baumaschine 1 zugänglich sein, welche notwendige Bedienelemente zum Steuern der mobilen hydraulischen Baumaschine 1 aufweist. Durch Betätigung der Notausbetätigungsvorrichtung 25 werden die Notstoppventile 23,24 geschaltet und der Hydraulikölfluss gestoppt. Durch erneutes Betätigen der Notausbetätigungsvorrichtung 25 können die Notstoppventile 23,24 zurückgeschaltet werden und die Hydraulikleitungen 18 zum Anbaugerät 14 wieder geöffnet werden. Das Zurückschalten der Notstoppventile 23,24 wird vorgenommen, wenn die Öl-Leckage an den Hydraulikleitungen 18 behoben wurde. Wenn die Leckage mittels Sensors detektiert wird, ist es denkbar, dass ein Alarm ausgegeben wird, woraufhin das Bedienpersonal die Notausbetätigungsvorrichtung 25 betätigen kann. Es ist aber auch möglich, dass die Notstoppventile 23,24 und/oder der Zusatzventilblock 15 automatisch von dem Sensor angesteuert werden, der einen Druckabfall detektiert. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, Notstoppventile einzusetzen, die bei Druckabfall in der Hydraulikleitung 18 automatisch schließen.In both versions of the hydraulic systems, one electrical and one hydraulically pilot-controlled, an oil leak can be detected by operating personnel or a sensor. The emergency
In der
Das 4/2-Wegeventil 32 ist über eine elektrische Leitung 37 elektrisch betätigbar und verbindet in der in
Die Steuerleitung C ist mit dem ersten 2/2-Wegeventil 30 und dem zweiten 2/2-Wegeventil 31 so verbunden, dass es diese in die geschlossene Stellung vorsteuert, wenn die Steuerleitung C druckbeaufschlagt ist.The control line C is connected to the first 2/2-
Das 2/2-Wegeventil 30 und das 2/2-Wegeventil 31 sind in der dargestellten Ruhestellung mittels einer Feder 39 in die geschlossene Stellung vorgespannt (N C). Beide Ventile sind gesteuert über den Vordruck in den Anschlussleitungen P1 bzw. P2 und den Arbeitsleitungen A1 bzw. A2. Zu diesem Zweck ist in dem 2/2-Wegeventil 30 eine Vorsteuerleitung 40 vorgesehen, die von der Druckleitung P1 zu einem der Feder 39 gegenüberliegenden Arbeitsraum (nicht dargestellt) verläuft. eine weitere Vorsteuerleitung 41 verläuft von der Arbeitsleitung A1 zu demselben Arbeitsraum. Die Feder 39 und die geometrische Gestaltung des beweglichen Ventilglieds und des nicht dargestellten Arbeitsraums sind so gewählt, dass das 2/2-Wegeventil 30 etwa bei einem Vordruck von 2 bar gegen die Kraft der Feder 39 in die geöffnete Stellung schaltet. Eine elektrische Betätigung des Wegeventils 30 ist nicht erforderlich und nicht vorgesehen. Es ist rein druckgesteuert. Entsprechendes gilt für das 2/2-Wegeventil 31, bei dem eine Vorsteuerleitung 43 von der Druckleitung P2 und eine Vorsteuerleitung 44 von der Arbeitsleitung A2 zu einem entsprechenden Arbeitsraum verläuft. Auch dieses Ventil ist druckgesteuert und öffnet beispielsweise bei einem anliegenden Vordruck von 2 bar.The 2/2-
In der in
Um nun die Arbeitsmaschine aus dieser Stellung der Ventilanordnung mit einem an den Arbeitsleitungen A1 und A2 angeschlossenen hydraulischen Werkzeug 47 in Betrieb nehmen zu können, wird die elektrische Leitung 37, in der auch ein normal geschlossener Notstoppschalter 45 in Reihe geschaltet ist, mit einer Betriebsspannung von beispielsweise 24 V beaufschlagt. Dadurch wird das 4/2-Wegeventil 32 in die Arbeitsstellung geschaltet, in der die Steuerleitung C mit dem Ablauf T verbunden ist und die Vordruckleitung Pa mit dem gesperrten Anschluss D verbunden ist. Wenn nun aus dem Hydrauliksystem der Arbeitsmaschine ein Druck beispielsweise auf die Druckleitung P1 gegeben wird, wird das 2/2-Wegeventil über die Vorsteuerleitung 40 mit dem entsprechenden Druck beaufschlagt. Das Wechselventil 33 leitet diesen Druck dann wie oben beschrieben an den Abfluss 36 und die Vordruckleitung Pa, die jedoch in dem 4/2-Wegeventil 32 auf den Anschluss D geschaltet ist und damit gesperrt ist. Die Steuerleitung C ist mit dem Abfluss T verbunden und deshalb drucklos. Damit liegt in der Steuerleitung C kein Druck an, der der Öffnung des 2/2-Wegeventils 30 entgegenwirken würde. Das 2/2-Wegeventil 30 schaltet in die geöffnete Stellung. Aus dem Hydraulikaggregat 47 entsteht ein Rückstrom, der in der Arbeitsleitung A2 zu einem Druckanstieg führt. Dieser Druckanstieg bewirkt über die Vorsteuerleitung 44 die Öffnung des 2/2-Wegeventil 31, sodass die insoweit beschriebene Ventilanordnung hydraulisch durchlässig ist und das Hydraulikaggregat 47 in gewohnter Weise betrieben werden kann.In order to be able to put the working machine into operation from this position of the valve arrangement with a
Entsprechendes gilt im umgekehrten Fall. Wenn die Druckleitung P2 zuerst mit Hydraulikdruck beaufschlagt wird, öffnet zuerst das 2/2-Wegeventil 31 und dann über den Druckanstieg in der Arbeitsleitung A1 auch das 2/2-Wegeventil 30.The same applies in the opposite case. If the pressure line P2 is first pressurized with hydraulic pressure, the 2/2-
Die Ventilanordnung kann beispielsweise an einem Ausleger oder Stiel eines Baggers befestigt sein. Die Druckleitungen P1 und P2 können dann als Rohrleitungen fest an dem Ausleger oder Stiel montiert und an der Ventilanordnung angeschlossen sein. Die Ventilanordnungen können jeweils als Ventilblock ausgebildet sein. Dabei sind die Ventilblöcke bevorzugt jeweils auf einer Seite des Auslegers oder Stiels befestigt. Zum Beispiel dort wo herkömmlicherweise Kugelhähne angebracht sind. Von der Ventilanordnung zu dem Hydraulikaggregat 47 verlaufen flexible Schlauchbögen 48 und 49, die bei bewegbaren Hydraulikaggregaten 47 unverzichtbar sind. Wenn nun im Betrieb, wie dies oben näher beschrieben wurde, ein Schlauchbogen 48, 49 beispielsweise im Abbruch eines Gebäudes an einem hervorstehenden Moniereisen hängenbleibt und dadurch abreißt, würde bei herkömmlichen Hydrauliksystemen eine große Menge Hydrauliköl aus der Bruchstelle austreten. In einem solchen Fall kann die Bedienperson der Arbeitsmaschine den Notausschalter 45 betätigen und damit das 4/2-Wegeventil 32 stromlos schalten. Es fällt dann in die in
Es sei hier hervorgehoben, dass die Ventilanordnung nicht die Funktion einer herkömmlichen Schlauchbruchsicherung ersetzt, die zusätzlich unmittelbar an den beiden Anschlüssen des Hydraulikaggregats 47 vorgesehen sein kann, um beispielsweise zu verhindern, dass ein Ausleger oder eine schwebende Last beim Bruch eines Schlauchbogens 48, 49 plötzlich herabfällt. Solche Schlauchbruchsicherungen sprechen selbsttätig auf einen hohen Volumenstrom an, der vorgegebene Grenzwerte übersteigt. Es sind im Grunde genommen selbsttätige, volumenstromgesteuerte Rückschlagventile. Diese können aber bei einem Schlauchbruch nicht verhindern, dass aus dem Hydrauliksystem selbst große Mengen an Hydraulikflüssigkeit austreten, wenn ein Schlauchbogen 48, 49 bricht.It should be emphasized here that the valve arrangement does not replace the function of a conventional hose rupture protection device, which can additionally be provided directly on the two connections of the
Die 2/2-Wegeventile 30 und 31 können baugleich sein, vorzugsweise sind sie aber so gewählt, dass eines der 2/2-Wegeventile einen größeren Öffnungsquerschnitt als das andere aufweist, um den unterschiedlichen Volumenströmen zum Beispiel bei doppeltwirkenden Hydraulikaggregaten angepasst zu sein.The 2/2-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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