DE202010001599U1 - Pipe rupture protection for hydraulically operated hoists - Google Patents

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Abstract

Rohrbruchsicherung für hydraulisch betätigte Hebezeuge, das am oder nahe dem Hubzylinder (2) des Hebezeugs anzuordnen und in die Hydraulikleitung (5) zwischen einem Hauptschieber (1) und dem Hubzylinder (2) eingebaut ist, mit einer Ventilspindel (45), die durch eine Feder (46) in Schließrichtung vorgespannt ist, und auf welche beim Senken der Last über einen Steuerdruck eine Öffnungskraft ausübbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ventilspindel (45) ein Flächenbereich (45a) vorgesehen ist, über welche der statische Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Hydraulikleitung (5) eine Öffnungskraftkomponente auf die Ventilspindel ausübt, wobei die die Ventilspindel (45) in Schließrichtung vorspannende Feder (45) so bemessen ist, dass die über den Steuerdruck auf die Ventilspindel wirkende Öffnungskraftkomponente zum Öffnen des Sicherheitsventils ohne eine durch den statischen Druck der Hydraulikflüssigkeit erzeugte Öffnungskraftkomponente zum Bewegen der Ventilspindel in Öffnungsrichtung nicht ausreicht.Pipe rupture device for hydraulically operated hoists, which is to be arranged on or near the lifting cylinder (2) of the hoist and in the hydraulic line (5) between a main spool (1) and the lifting cylinder (2) is installed, with a valve stem (45) by a Spring (46) is biased in the closing direction, and to which when lowering the load via a control pressure an opening force is exercised, characterized in that on the valve spindle (45) has a surface region (45a) is provided, via which the static pressure of the hydraulic fluid in the hydraulic line (5) exerts an opening force component on the valve spindle, wherein the spring (45) biasing the valve spindle (45) is dimensioned such that the opening force component acting on the valve spindle via the control pressure to open the safety valve without static pressure hydraulic fluid generated opening force component for moving the valve stem in the opening direction is insufficient.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Rohrbruchsicherung für hydraulisch betätigte Hebezeuge.The The invention relates to a device for pipe rupture protection for hydraulic actuated Hoists.

Bei hydraulisch betätigten Hebezeugen, nämlich hydraulischen Kränen und ähnlichen Geräten, ist in der Hydraulikleitung zwischen dem Hauptschieber und dem Hubzylinder des Hebezeugs ein Sicherheitsventil eingebaut, durch welches die Hydraulikflüssigkeit beim Heben der Last zum Hubzylinder und beim Senken der Last aus dem Hubzylinder strömt.at hydraulically operated Hoists, namely hydraulic cranes and similar Devices, is in the hydraulic line between the main spool and the lift cylinder the hoist a safety valve installed through which the hydraulic fluid when lifting the load to the lifting cylinder and when lowering the load the lifting cylinder flows.

Dabei ist das Sicherheitsventil üblicherweise direkt am Hydraulikzylinder des Hebezeugs angebaut. Der Hauptschieber befindet sich davon entfernt nahe der Pumpe. Da nicht ausgeschlossen werden kann, dass ein Rohrbruch in der Hydraulikleitung zwischen dem Hauptschieber und dem Sicherheitsventil auftreten kann, müssen Maßnahmen getroffen werden, die verhindern, dass in einem solchen Fall beim Senken die Last abstürzen kann. Dazu dient das Sicherheitsventil. Seine Funktion soll sicherstellen, dass im Rohrbruchfall das dann unvermeidlich einsetzende Absinken der Last ausreichend gebremst erfolgt und die Last nicht abstürzt. Die Vorgabe lautet, dass die Zunahme der Lastsinkgeschwindigkeit im Rohrbruchfall maximal 100% der eingestellten Geschwindigkeit erreichen darf, die Last also im Rohrbruchfall höchstens doppelt so schnell absinken darf, wie dies beim normalen Senken der Last geschieht. Übliche Lastabsenkgeschwindigkeiten sind im Bereich zwischen 0 und 200 mm pro Sekunde einstellbar.there the safety valve is usually direct attached to the hydraulic cylinder of the hoist. The main slider is located away from it near the pump. Since it can not be ruled out that a pipe break in the hydraulic line between the main spool and the safety valve can occur, measures must be taken prevent the load from falling during lowering in such a case. The safety valve is used for this purpose. Its function is to make sure that in the case of pipe rupture the inevitable sinking of the The load is sufficiently braked and the load does not crash. The The default is that the increase in the load sinking speed in the event of pipe rupture can reach a maximum of 100% of the set speed, the Last load in case of pipe rupture at most may sink twice as fast as normal sinking the load happens. usual Load lowering speeds are in the range between 0 and 200 mm adjustable per second.

Bei herkömmlichen Rohrbruchsicherungseinrichtungen ist die Anordnung so getroffen, dass beim Senken der Last das Sicherheitsventil erst nach dem Hauptschieber öffnet und damit die Feinfühligkeit der Steuerung der Lastgeschwindigkeit von den Gegebenheiten des Sicherheitsventils abhängt.at usual Pipe rupture protection devices, the arrangement is made so that when lowering the load, the safety valve opens only after the main slide and thus the sensitivity the control of the load speed of the conditions of Safety valve depends.

Der von einem Steuerschieber erzeugte Steuerdruck, der den Hauptschieber beim Heben und Senken der Last steuert, wird beim Senken der Last auch an die Ventilspindel des Sicherheitsventils angelegt, um dieses entgegen einer sie in Schließrichtung vorspannenden Feder zu öffnen.Of the control pressure generated by a spool, which is the main spool when lifting and lowering the load controls, when lowering the load also applied to the valve stem of the safety valve to this against one in the closing direction to open the biasing spring.

Basierend auf der Annahme, dass die Feinfühligkeit des Sicherheitsventils gerade auch deshalb erforderlich ist, weil es im Rohrbruchfall den Hydraulikflüssigkeitsabfluß zuverlässig auf ein sicheres Maß drosseln muß, wird gegenwärtig bei Neukonstruktionen von vornherein die Feinfühligkeit der Steuerung in das Sicherheitsventil gelegt, während der Hauptschieber praktisch ”schwarz/weiß” geschaltet wird, also an der Feinfühligkeit der Hydraulikflüssigkeitssteuerung keinen Anteil hat. Weil aber die Feinsteuerung des Hydraulikflüssigkeitsflusses im System beim Senken durch das Sicherheitsventil erfolgt, muß dessen Steuerungscharakteristik mindestens genauso gut sein wie diejenige am Steuerschieber. Dies bedeutet einen hohen technischen Aufwand am Sicherheitsventil. Dieser Aufwand macht sich auch kostenmäßig und damit preislich negativ bemerkbar.Based on the assumption that the sensitivity the safety valve is also necessary because it reliably relieves hydraulic fluid drainage in the event of pipe rupture to throttle down a certain amount must, will currently in the case of new designs from the outset the sensitivity of the control in the Safety valve placed while the main slide practically "black and white" switched is, so the sensitivity the hydraulic fluid control has no share. But because the fine control of the hydraulic fluid flow in the system when lowering through the safety valve, the must Control characteristics are at least as good as the one at the spool. This means a high technical effort at the safety valve. This effort is also costly and thus negatively noticeable price.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Notwendigkeit des in das Sicherheitsventil gelegten erheblichen Aufwands zu eliminieren und den Rohrbruchsicherheitsaspekt in einfacherer Weise um so wirksamer zur Geltung zu bringen.task The invention is the necessity of in the safety valve eliminated considerable expense and the pipe burst safety aspect in a simpler way, to make it more effective.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Schutzanspruch angegebene Anordnung gelöst.These Task is carried out according to the invention solved the specified in the protection claim arrangement.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind die Verhältnisse so getroffen, dass der zum Senken der Last auf die Ventilspindel des Sicherheitsventils durch den Steuerdruck erzeugte Öffnungskraft allein nicht ausreicht, die Ventilspindel entgegen ihrer Federvorspannung in die Öffnungsstellung zu verschieben. Vielmehr ist zum Öffnen des Sicherheitsventils zum Senken der Last auch noch der statische Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Hyd likleitung zwischen dem Sicherheitsventil und dem Hauptschieber erforderlich, der über eine entsprechende Ringfläche an der Ventilspindel des Sicherheitsventils eine zusätzliche Öffnungskraft erzeugt. Nur bei Addition dieser beiden Öffnungskräfte kann das Sicherheitsventil zum Senken der Last geöffnet werden. Der statische Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Hydraulikleitung allein reicht dazu ebenso wenig aus wie der vom Steuerschieber kommende Steuerdruck.at the inventive arrangement are the circumstances so taken as to lower the load on the valve stem of the safety valve by the control pressure generated opening force alone is not sufficient, the valve stem against its spring preload in the open position to move. Rather, to open the safety valve for Lowering the load and the static pressure of the hydraulic fluid in the hyd likleitung between the safety valve and the main slide required, over a corresponding annular surface on the valve stem of the safety valve an additional opening force generated. Only with the addition of these two opening forces, the safety valve for Lowering the load opened become. The static pressure of the hydraulic fluid in the hydraulic line alone is just as little as the coming from the spool Control pressure.

Damit sind die Verhältnisse bei der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber der herkömmlichen Praxis umgekehrt. Während bei der herkömmlichen Anordnung beim Senken der Last zuerst der Hauptschieber öffnet und dann das Sicherheitsventil, kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Reihenfolge umgekehrt werden, d. h. zuerst öffnet das Sicherheitsventil, und dann erfolgt die Steuerung des Absenken und der Absenkgeschwindigkeit der Last über den Steuerschieber. Eine besondere Feinfühligkeit des Sicherheitsventils ist in diesem Fall nicht notwendig, so dass hier konstruktiver Aufwand eingespart und Kosten gesenkt werden können.In order to are the circumstances in the inventive arrangement across from the conventional one Practice reversed. While in the conventional Arrangement when lowering the load, first the main slide opens and then the safety valve, in the inventive arrangement the Order reversed, d. H. first opens the safety valve, and then the control of the lowering and the lowering speed of the Load over the spool. A special sensitivity of the safety valve is not necessary in this case, so that saved here constructive effort and costs can be reduced.

Trotz der Vereinfachung des Sicherheitsventils aber bei der erfindungsgemäßen Anordnung noch ein wesentlich höherer Sicherheitsstandard erreicht. Denn bei der erfindungsgemäßen Rohrbruchsicherungseinrichtung wird, falls tatsächlich ein Rohrbruch auftreten sollte, das Sicherheitsventil nicht, wie bei herkömmlichen Anordnungen in einer fixen Position gehalten, sondern wegen des Abfalls der auf die Ventilspindel des Sicherheitsventils wirkenden Öffnungskraft schließt dieses und bremst daher das Absinken der Last ganz erheblich.Despite the simplification of the safety valve but achieved in the inventive arrangement still a much higher safety standard. Because in the pipe rupture protection device according to the invention, if a pipe rupture should actually occur, the safety valve is not held, as in conventional arrangements in a fixed position, but because of the drop in the Ven tilspindel the safety valve acting opening force closes this and therefore slows the sinking of the load quite considerably.

Denn ein Rohrbruch in der Hydraulikleitung zwischen dem Hauptschieber und dem Sicherheitsventil beim Senken der Last bewirkt einen erheblichen und im Normalfall einen vollständigen Abfall des statischen Drucks, so dass der vom statischen Druck der Hydraulikflüssigkeit auf die Ventilspindel des Sicherheitsventils ausgeübte Öffnungskraftkomponente wegfällt und nur noch die vom Steuerdruck erzeugte Öffnungskraftkomponente anliegt, die aber nicht ausreicht, das Sicherheitsventil entgegen der Federvorspannung in Schließrichtung auf die Ventilspindel zu öffnen. Dies bedeutet, dass im Rohrbruchfall das Sicherheitsventil mindestens weitgehend, wenn nicht gar vollständig schließt.Because a pipe break in the hydraulic line between the main spool and the safety valve when lowering the load causes a significant and normally a full one Drop of static pressure, so that the static pressure of the hydraulic fluid on the valve stem of the safety valve applied opening force component disappears and only the opening force component generated by the control pressure is present, but not enough, the safety valve against the spring preload in the closing direction to open the valve spindle. This means that in case of pipe break the safety valve at least largely, if not completely, closes.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigt:The Invention will become more apparent with reference to the accompanying drawings explained in detail. In the drawings shows:

1 ein schematisches Strömungsschaltbild, und 1 a schematic flow diagram, and

2 einen Axialschnitt durch das Sicherheitsventil. 2 an axial section through the safety valve.

1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines hydraulischen Hebezeugs mit einem Hauptschieber 1, einem Hubzylinder 2, der auf eine Last 3 wirkt, und einem Sicherheitsventil 4, das unmittelbar an den Hubzylinder 2 angebaut ist. 1 shows a schematic diagram of a hydraulic hoist with a main spool 1 , a lifting cylinder 2 who is on a load 3 acts, and a safety valve 4 , directly to the lifting cylinder 2 is grown.

Zwischen dem Hauptschieber 1 und dem Sicherheitsventil 4 verläuft eine Hydraulikmittelleitung, durch welche Hydraulikflüssigkeit zum und vom Hubzylinder 2 strömen kann. Die Hydraulikmittelpumpe und die Hydraulikleitung von der Pumpe zum Hauptschieber 1 sind nicht dargestellt.Between the main slider 1 and the safety valve 4 runs a hydraulic fluid line through which hydraulic fluid to and from the lifting cylinder 2 can flow. The hydraulic fluid pump and the hydraulic line from the pump to the main spool 1 are not shown.

In der Hydraulikleitung 5 zwischen dem Hauptschieber 1 und dem Sicherheitsventil 4 ist nur beispielhaft und schematisch eine Stelle 6 markiert, an der ein Rohrbruch auftreten könnte.In the hydraulic line 5 between the main slider 1 and the safety valve 4 is only an example and schematically a point 6 marked, at which a pipe break could occur.

Der Hauptschieber 1 ist als Proportionalventil ausgebildet, das über einen Steuerschieber 7 mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, der das Verschieben des Hauptschiebers in die jeweils gewünschte Öffnungsstellung zum Heben oder Senken der Last bewirkt. Die beiden schematischen Pfeile 1a und 1b an beiden Seiten des Hauptschiebers 1 bezeichnen die Steuerdruckwirkungsrichtungen beim Heben bzw. Senken der Last. Zu beachten ist, dass aus Gründen der Klarheit in 1 die Steuerdruckleitung vom Steuerschieber 7 zum Hauptschieber 1 nicht dargestellt ist, es sind nur die Steuerdruckleitungen 7a und 7b vom Steuerschieber zum Hauptschieber 1 und zum Sicherheitsventil 4 zum Senken der Last eingezeichnet. Nur beim Senken der Last erfolgt eine Steuerdruckbeaufschlagung des Sicherheitsventils 4.The main slider 1 is designed as a proportional valve, via a spool 7 with a control pressure can be acted upon, which causes the displacement of the main spool in the respectively desired opening position for raising or lowering the load. The two schematic arrows 1a and 1b on both sides of the main slider 1 denote the control pressure action directions when lifting or lowering the load. It should be noted that for reasons of clarity in 1 the control pressure line from the spool 7 to the main slider 1 not shown, it is only the control pressure lines 7a and 7b from spool to main spool 1 and to the safety valve 4 drawn to lower the load. Only when lowering the load is a Steuerdruckbeaufschlagung the safety valve 4 ,

2 zeigt im Axialschnitt das Sicherheitsventil 4. 2 shows in axial section the safety valve 4 ,

Im Gehäuse 41 sind Anschlüsse 42 für die Hydraulikleitung 5, 43 für die Verbindung zum Hubzylinder 2, und 44 für den Anschluß der Steuerdruckleitung 7b gebildet. Im Gehäuse ist eine Ventilspindel 45 gegen den in Schließrichtung wirkenden Vorspanndruck einer Feder 46 in Öffnungsrichtung verschiebbar. Die Ventilspindel 45 weist einen in der Zeichnung nach rechts weisenden, um den Spindelschaft herumverlaufenden ringförmigen Stirnflächenbereich 45a auf, auf welchen der statische Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Hydraulikleitung 5 über den Anschluß 42 wirkt.In the case 41 are connections 42 for the hydraulic line 5 . 43 for the connection to the lifting cylinder 2 , and 44 for connecting the control pressure line 7b educated. In the housing is a valve stem 45 against the acting in the closing direction biasing pressure of a spring 46 displaceable in the opening direction. The valve spindle 45 has a pointing in the drawing to the right, around the spindle shaft running around annular end face area 45a on which the static pressure of the hydraulic fluid in the hydraulic line 5 over the connection 42 acts.

Auf das vordere Stirnende der Spindel 45 wirkt ein Kolben 47, auf dessen in der Zeichnung rechte Stirnfläche 47a der Steuerdruck aus der Steuerdruckleitung 7a über den Anschluß 44 wirkt.On the front end of the spindle 45 acts a piston 47 , on whose right side in the drawing 47a the control pressure from the control pressure line 7a over the connection 44 acts.

Weiter ist im Gehäuse 41 um den Schaft der Ventilspindel 45 herum eine Rückschlagventilhülse 48 angeordnet, die in Schließrichtung (in der Zeichnung nach links) mittels einer Feder 49 vorgespannt ist. Beim Heben der Last wird die Rückschlagventilhülse 48 durch die Hydraulikflüssigkeit entgegen der Vorspannung der Feder 49 nach rechts verschoben, während die Ventilspindel 45 in ihrer Position bleibt. In ihrer Schließstellung wirkt die Rückschlagventilhülse 48, wenn die Ventilspindel 45 sich ebenfalls in ihrer Schließposition befindet, mit einem Konusflächenbereich der Ventilspindel zusammen. Die Schließstellung der Rückschlagventilhülse 48 ist durch einen in der Zeichnung nicht erkennbaren Anschlag festgelegt.Next is in the case 41 around the stem of the valve stem 45 around a check valve sleeve 48 arranged in the closing direction (in the drawing to the left) by means of a spring 49 is biased. When lifting the load, the check valve sleeve 48 by the hydraulic fluid against the bias of the spring 49 shifted to the right while the valve stem 45 remains in position. In its closed position, the check valve sleeve acts 48 when the valve stem 45 is also in its closed position, with a conical surface area of the valve stem together. The closed position of the check valve sleeve 48 is determined by a not visible in the drawing stop.

Zum Senken der Last muß das Sicherheitsventil durch Bewegen der Ventilspindel 45 in der Zeichnung nach links geöffnet werden, während die Rückschlagventilhülse 48 in ihrer Schließposition verbleibt. Die zum Öffnen des Rückschlagventils notwendige Öffnungskraft wird zum einen Teil durch den auf den Kolben 47 wirkenden Steuerdruck, und zum anderen Teil durch den auf die Ringfläche 45a wirkenden statischen Hydraulikflüssigkeitsdruck erzeugt. Nur wenn beide Drücke sich addieren, was einen ausreichend hohen statischen Hydraulikflüssigkeitsdruck erfordert, kann das Sicherheitsventil geöffnet werden. Dazu reicht weder der statische Druck der Hydraulikflüssigkeit allein noch der Steuerdruck allein aus. Dies wird durch entsprechende Bemessung der Feder 46 in Relation zu den im Betrieb auftretenden Drücken erreicht.To lower the load, the safety valve must be moved by moving the valve stem 45 open in the drawing to the left, while the check valve sleeve 48 remains in its closed position. The opening force required to open the check valve is partly due to the piston 47 acting control pressure, and the other part by the on the ring surface 45a acting static hydraulic fluid pressure generated. Only when both pressures add up, which requires a sufficiently high static hydraulic fluid pressure, the safety valve can be opened. For this purpose, neither the static pressure of the hydraulic fluid alone nor the control pressure alone is sufficient. This is done by appropriate sizing of the spring 46 achieved in relation to the pressures occurring during operation.

Im Falle eines Rohrbruchs in der Hydraulikleitung 5 fällt der statische Druck in der Hydraulikleitung 5 in sich zusammen, so dass die Öffnungsdruckkomponente an der Ringfläche 45a wegfällt und nur noch der Steuerdruck über den Kolben 47 auf die Sicherheitsventilspindel 45 wirkt. Dieser ist aber kleiner als der Vorspanndruck der Feder 46, so dass das Sicherheitsventil schließt.In the event of a pipe break in the hydraulic line 5 the static pressure drops in the hydraulic line 5 together, so that the opening pressure component on the annular surface 45a is omitted and only the control pressure on the piston 47 on the safety valve spindle 45 acts. This is smaller than the preload pressure of the spring 46 so that the safety valve closes.

Claims (1)

Rohrbruchsicherung für hydraulisch betätigte Hebezeuge, das am oder nahe dem Hubzylinder (2) des Hebezeugs anzuordnen und in die Hydraulikleitung (5) zwischen einem Hauptschieber (1) und dem Hubzylinder (2) eingebaut ist, mit einer Ventilspindel (45), die durch eine Feder (46) in Schließrichtung vorgespannt ist, und auf welche beim Senken der Last über einen Steuerdruck eine Öffnungskraft ausübbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ventilspindel (45) ein Flächenbereich (45a) vorgesehen ist, über welche der statische Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Hydraulikleitung (5) eine Öffnungskraftkomponente auf die Ventilspindel ausübt, wobei die die Ventilspindel (45) in Schließrichtung vorspannende Feder (45) so bemessen ist, dass die über den Steuerdruck auf die Ventilspindel wirkende Öffnungskraftkomponente zum Öffnen des Sicherheitsventils ohne eine durch den statischen Druck der Hydraulikflüssigkeit erzeugte Öffnungskraftkomponente zum Bewegen der Ventilspindel in Öffnungsrichtung nicht ausreicht.Pipe rupture protection for hydraulically operated hoists, which are mounted on or near the lifting cylinder ( 2 ) of the hoist and into the hydraulic line ( 5 ) between a main slide ( 1 ) and the lifting cylinder ( 2 ) is installed, with a valve stem ( 45 ) by a spring ( 46 ) is biased in the closing direction, and to which when lowering the load via a control pressure, an opening force is exercised, characterized in that on the valve stem ( 45 ) a surface area ( 45a ) is provided, via which the static pressure of the hydraulic fluid in the hydraulic line ( 5 ) exerts an opening force component on the valve spindle, wherein the valve spindle ( 45 ) in the closing direction biasing spring ( 45 ) is dimensioned such that the opening force component acting on the valve spindle via the control pressure for opening the safety valve is insufficient to move the valve spindle in the opening direction without an opening force component generated by the static pressure of the hydraulic fluid.
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