EP3943440A1 - Hydraulic system for a fallback support and tool - Google Patents

Hydraulic system for a fallback support and tool Download PDF

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Publication number
EP3943440A1
EP3943440A1 EP21178555.5A EP21178555A EP3943440A1 EP 3943440 A1 EP3943440 A1 EP 3943440A1 EP 21178555 A EP21178555 A EP 21178555A EP 3943440 A1 EP3943440 A1 EP 3943440A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
hydraulic
support cylinder
fallback support
shut
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21178555.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Furxer
Markus Schwarzhans
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Werk Nenzing GmbH
Original Assignee
Liebherr Werk Nenzing GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Werk Nenzing GmbH filed Critical Liebherr Werk Nenzing GmbH
Publication of EP3943440A1 publication Critical patent/EP3943440A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/88Safety gear
    • B66C23/92Snubbers or dashpots for preventing backwards swinging of jibs, e.g. in the event of cable or tackle breakage
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2225Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2267Valves or distributors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423Component parts; Constructional details
    • F15B15/1428Cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
    • F15B20/004Fluid pressure supply failure

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic system for operating a hydraulic fallback support of a working device according to the preamble of claim 1 and a working device, in particular a mobile crane or cable excavator, with such a hydraulic system.
  • the figure 1 a generic crawler crane 1 in a side view.
  • the crane 1 has an undercarriage 2 with an undercarriage (e.g. crawler undercarriage, caterpillar undercarriage, etc.) and an uppercarriage 3 which is mounted on the undercarriage 2 so that it can rotate about a vertical axis and to which a boom 4 is bolted so that it can pivot about a horizontal axis so that its angle of inclination is relatively to the superstructure 3 is adjustable.
  • undercarriage e.g. crawler undercarriage, caterpillar undercarriage, etc.
  • an uppercarriage 3 which is mounted on the undercarriage 2 so that it can rotate about a vertical axis and to which a boom 4 is bolted so that it can pivot about a horizontal axis so that its angle of inclination is relatively to the superstructure 3 is adjustable.
  • the boom 4 is adjusted via a luffing rope 5 by means of a luffing winch 6 .
  • a luffing winch 6 By operating the hoist winch 9, the free length of the hoist rope 8 can be changed in order to raise or lower hoist loads attached to the load-carrying means 7.
  • the weight of the jib 4 together with the lifting load generates a load moment M acting counterclockwise around the pivot point of the jib 4 on the superstructure 3.
  • This load moment M is counteracted by the rope force of the luffing rope 5, which means that it is tensioned and the jib 4 is in a defined angular position to the superstructure 3 is held.
  • the boom 4 offers wind a large attack surface. Wind load from the front (in the figure 1 from the left) thus counteracts the load moment M and reduces the rope force in the pull-in rope 5. This means there is a risk that the load moment M will be exceeded; the result is slack rope formation of the pull-in rope 5 and, in extreme cases, the jib 4 tipping over backwards, which would lead to machine damage and personal injury.
  • a countermeasure it is known to limit the maximum achievable jib angle to values below 90° by a mechanical stop or by switching off the luffing winch 6 in good time.
  • a maximum wind speed can be defined, if exceeded, machine operation is to be stopped and the boom 4 is to be laid down on the ground.
  • fallback supports 12 In order to be able to allow steeper boom angles and higher wind speeds, the use of fallback supports 12 has proven itself: hydraulically operated cylinders, which support the effect of the load moment M with their power and are arranged between the boom 4 and the superstructure 3.
  • the one or more fallback support cylinders 12 maintain constant contact with the boom 4 and follow all of its movements.
  • These can be movements from the activity of the luffing winch 6 (i.e. working movements with a large cylinder stroke - typically in the range of several decimetres) or smaller movements such as elastic deformation of the entire system due to load change reactions when lifting or setting down hoisting loads (i.e. very small movements with a very small cylinder stroke - typically in the range of a few centimetres).
  • the power supply to the fallback supports is usually provided by means of hydraulic pumps built specifically for this purpose build up pressure in the fallback support cylinders over the entire duty cycle.
  • the piston surfaces of the fallback support cylinders are typically permanently subjected to pressure from the specially provided hydraulic pumps.
  • these pumps are demand-controlled (so-called "Load Sensing"), so that they adapt the oil delivery quantity to the movement status of the fallback support cylinder at constant pressure and thus keep the power consumption within limits.
  • a disadvantage of such known energy supply systems is that every built-in hydraulic pump consumes base load with 100% of the duty cycle of the primary energy source (bearing friction, splashing losses, energy requirements of control devices, etc.) and thus reduces the efficiency of the entire working device. With diesel-powered machines, this fact has mostly been ignored in the past. In the meantime, however, efforts to avoid unnecessary emissions are increasing. In the case of electric drives with accumulators, on the other hand, there is, for example, a greater economic and technical interest in saving the base load. Furthermore, installation space and the number of pump mounting locations on the primary energy source are limited.
  • the object of the present invention is to reduce the energy requirement for providing the fallback support function in such working devices and to ensure an energy-efficient compensation for minimal movements of the boom.
  • a hydraulic system for operating a hydraulic fallback support of a working device which comprises at least one hydraulic fallback support cylinder for tracking and limiting movements of a boom of the working device and a hydraulic pump, by means of which the at least one fallback support cylinder and at least one additional hydraulic consumer can be supplied with hydraulic fluid .
  • the hydraulic pump is therefore not only intended to supply the fallback support cylinder. Rather, it serves as a primary energy source to supply a wide variety of consumers such as cooler drives, winches or the like, and is also used to supply the backup support function.
  • a check valve is connected between the hydraulic pump and the fallback support cylinder, which can assume a blocked position and an open position and by means of which a load-bearing cylinder chamber of the fallback support cylinder can be shut off.
  • shut-off valve to the shut-off position shuts off the load-carrying cylinder space of the backup prop cylinder, preventing energy from being exchanged with the rest of the hydraulic system.
  • the hydraulic pressure that prevailed in the shut-off area or in the load-bearing cylinder chamber was that at the moment when the shut-off valve was shut off.
  • the hydraulic pump therefore no longer has to provide energy for the fallback support function if the boom is not to move, which reduces the energy requirement or the base load of the primary energy source and increases the overall efficiency.
  • the check valve can be switched to the open position in order to allow hydraulic fluid to be supplied or drained and thus to allow the fallback support cylinder to be repositioned.
  • a hydraulic accumulator connected to the load-bearing cylinder chamber is also provided between the check valve and the fallback support cylinder.
  • At least two fallback support cylinders are provided, each with a check valve and each with a hydraulic accumulator, which can be supplied with hydraulic fluid jointly by the hydraulic pump.
  • a pressure relief valve is provided between the check valve and the fallback support cylinder.
  • This can be used in particular for pressure protection in the event of malfunctions and is therefore preferably not involved in the function of the fallback support in normal operation.
  • the pressure-limiting valve is used to control or regulate the pressure and the flow rate of the hydraulic fluid flow from and to the fall-back support when the shut-off valve is open at the same time, i.e. in the open position, in order to reduce the hydraulic pressure when the boom is repositioned in the load-bearing cylinder space in an optimal range.
  • the value of the maximum pressure ensured by the pressure relief valve can be adjustable.
  • a check valve which shuts off the area of the hydraulic system that can be shut off by the shut-off valve in the direction of the hydraulic pump.
  • the check valve can be connected in parallel to the check valve, so be independent of the switching state of the check valve in operation, or be acted upon only in the locked position of the check valve, ie only to Used when the check valve is in the locked position.
  • the check valve can in particular be part of the check valve.
  • a further valve which can preferably be switched electrically, is arranged between the check valve and the hydraulic pump.
  • the valve can be a directional valve, in particular a 4/2 or 4/3 directional valve.
  • a possible function of the additional valve is the decoupling of the check valve from the hydraulic pump or the tank.
  • it is conceivable that it is used to control or regulate the pressure and the flow rate of the hydraulic fluid flow from and to the fall-back support when the shut-off valve is open at the same time, in order to keep the hydraulic pressure in the load-bearing cylinder chamber at an optimum level when the boom is being repositioned to hold area.
  • the valve can be electrically controllable. If there are several fallback support cylinders, only a single such valve is preferably provided.
  • the load of the fallback support cylinder can be detected by means of a load measuring device which preferably comprises a pressure sensor arranged between the check valve and the fallback support cylinder.
  • a load measuring device which preferably comprises a pressure sensor arranged between the check valve and the fallback support cylinder.
  • a pressure adjustment device is provided, by means of which the pressure and volumetric flow or flow rate to and from the fallback support cylinder can be adjusted and preferably regulated as a function of a measured load of the fallback support cylinder.
  • the pressure control device is a recuperation device on/in the backup support cylinder, in which hydraulic fluid flows off to the opposite side of the backup support cylinder piston, at least one pressure-limiting valve that is arranged between the check valve and the hydraulic pump and is in particular electrically controllable, a load-sensing arrangement and/or a Means for controlling a valve arranged between the hydraulic pump and check valve described above.
  • the last-mentioned valve can be controlled or controlled hydraulically-mechanically or software-supported electrically. Values of a load-sensing arrangement can be taken into account.
  • the shut-off valve can be controlled hydraulically by means of an in particular electrically controllable switching valve.
  • the switching valve is preferably arranged between the hydraulic pump and a control connection of the blocking valve and can have a blocking position and an open position, for example.
  • the shut-off valve can be controlled hydraulically and has a control connection which is connected to the outlet of a hydraulic shuttle valve, with one inlet of the shuttle valve preferably being connected to a non-load-bearing cylinder chamber of the fallback support cylinder and the other inlet being connected to an electrically controllable chamber switching valve is connected.
  • the shuttle valve it is possible to switch the check valve in two ways: either by applying pressure to the non-load-bearing cylinder chamber of the fallback support cylinder (e.g. in an assembly operation) or by actuating the switching valve (e.g. in normal operation, in which no pressure is applied to the non-load-bearing cylinder chamber, but the fallback support cylinder is retracted by "pushing" the actuated boom).
  • the hydraulic accumulator is designed to compensate for slight movements of the fallback support cylinder when the load-bearing cylinder chamber is blocked off by the check valve by removing and releasing hydraulic fluid. This takes place in particular with a moderate change in pressure and thus force according to the charging characteristic of the hydraulic accumulator.
  • the present invention also relates to a working device, in particular a mobile crane or cable excavator, comprising a swiveling arm, an adjusting device for adjusting the arm, at least one fallback support cylinder connected to the arm and following its movements, and a hydraulic system according to the invention for operating the at least one fallback support cylinder.
  • the shut-off valve is in the shut-off position and shuts off a load-bearing cylinder space of the fallback support cylinder when the boom is not actively moved by means of the actuating device. This reduces energy consumption or the base load when the boom is not being moved by the operator.
  • a controller is provided, by means of which the shut-off valve and preferably the actuating device can be controlled directly or indirectly and which is set up to switch the shut-off valve to the open position when the actuating device is actuated, so that hydraulic fluid can be conveyed to the load-bearing cylinder chamber or drained from it to keep the pressure in an optimal range for the purpose of tracking the boom.
  • a further valve arranged between the shut-off valve and the hydraulic pump and a non-return valve per fallback support cylinder are provided, as described above, with the controller being set up to receive a signal from an input unit to actuate the actuating device for the purpose of moving the boom, and then the valve to switch to a through position and to leave the shut-off valve in the shut-off position, after opening the check valve to switch the shut-off valve to the through position (and possibly to close the other valve) and then to actuate the actuating device.
  • sufficient pressure can initially be built up by the hydraulic pump in the area of the hydraulic system that is not shut off.
  • the shut-off valve is opened so that hydraulic fluid can be pumped into or drained from the load-bearing cylinder chamber in the event of a subsequent movement of the boom, which leads to the retraction or extension of the backup support cylinder.
  • the figure 1 shows a schematic side view of a generic crawler crane 1 and has already been described at the outset, so that at this point repeated explanations are omitted.
  • the working device 1 according to the invention can in principle be such a crawler crane which, in contrast to known devices, is equipped with a hydraulic system 10 according to the invention.
  • the luffing winch 6 arranged on the superstructure 3 represents the actuating device.
  • an A-frame it is also possible for an A-frame to be pivoted about a horizontal axis on the superstructure 3, which is coupled to the boom 4 via guying means, for example guy rods, and this can be pivoted together by actuating the pull-in winch 6 .
  • guying means for example guy rods
  • FIG 2 a circuit diagram of the hydraulic system 10 according to the invention is shown according to a first exemplary embodiment.
  • the hydraulic system 10 serves to operate the fallback support function of a working device 1, for the two exemplary embodiments discussed below of a crawler crane 1 according to FIG figure 1 is assumed.
  • a hydraulic pump 14 which is driven by a motor 15 and operates a series of hydraulic consumers 50 (not shown in detail) serves as the primary energy source. This can be, for example, cooler drives or winches such as the hoisting winch and the pull-in winch 6 , 9 .
  • the hydraulic pump 14 also supplies two fallback support cylinders 12 whose piston rods are pivotably coupled to the boom 4 of the implement 1 .
  • the fallback support cylinder 12 is separated from the outlet of the hydraulic pump 14 by an electrically switchable check valve 16, which has a locked position and an open position.
  • a check valve 24 blocks the load-bearing cylinder space 18 of the fallback support cylinder 12; the blocking direction therefore points towards the hydraulic pump 14.
  • hydraulic fluid can be supplied or drained to and from the fallback support cylinder 12.
  • a hydraulic accumulator 20 and a pressure sensor 28 are located between the shut-off valve 16 and the fallback support cylinder 12, i.e. in the area that can be shut off.
  • An electrically switchable 4/3-way valve 26 connects the hydraulic pump 14 to the hydraulic lines that lead to the check valve 16 and to the non-load-bearing cylinder space or annular space 19 of the fallback support cylinder 12 .
  • the directional control valve 26 is in the (middle) blocking position, so that the connection between the hydraulic pump 14 and the blocking valve 16 is disconnected.
  • the "cross" switching position of the directional control valve 26 on the left in the figure is not required in normal operation, since retraction of the fallback support cylinder 12 does not take place hydraulically, but mediated by the actively actuated boom 4 .
  • This switch position is required, for example, for an assembly operation in which the implement is partially dismantled for transport, ie the boom 4 is removed from the superstructure 3 and the fallback support cylinder 12 protruding beyond the superstructure 3 is retracted to prepare it for dispatch.
  • the use of a simpler 4/2-way valve without a cross position would also be possible.
  • a pressure-limiting valve 30 is arranged between the directional control valve 26 and the check valve 16 . Another such valve 30 is located in the line that connects the directional control valve 26 to the annular space 19 .
  • the value of the maximum pressure limited by the pressure relief valve 30 can be adjusted electrically.
  • All electrically switchable or controllable valves 16, 26, 30 are controlled by a controller of the implement 1, which in particular also controls various actuators of the implement 1, such as the hoist winch 9 or pull-in winch 6.
  • the controller also receives values from the pressure sensor 28 with regard to the pressure prevailing in the load-bearing cylinder chamber 18 of the fallback support cylinder 12, as a result of which a load-sensing function is implemented.
  • further sensors can be provided inside and/or outside of the hydraulic system 10 .
  • the hydraulic accumulator 20 is provided in order to ensure a fallback support function of the boom 4 in the event of minimal movements of the boom 4 caused by external forces, for example when lifting or setting down lifting loads, gusts of wind, etc., when the load-bearing cylinder chamber 18 is closed off.
  • the required hydraulic fluid flow is taken from this when the fall-back support cylinder 12 is extended or added when the fall-back support cylinder 12 is retracted, so that the fall-back support cylinder 12 can follow the smallest movements of the boom 4 .
  • the hydraulic accumulator 20 thus acts both as an energy source and as an energy sink for micro-movements of the boom 4.
  • the shut-off valve 16 When the operator actuates the luffing winch 6 for the purpose of an active movement of the boom 4, the shut-off valve 16 is opened, i.e. switched to the open position.
  • the necessary pressure in hydraulic accumulator 20 or in load-bearing cylinder chamber 18 for tracking boom 4 can be maintained or set by supplying hydraulic fluid.
  • the directional control valve 26 is also switched to an open position.
  • the boom 4 is raised, i.e. when the fallback support cylinder 12 is retracted, the directional control valve 26 remains in the blocked position, so that hydraulic fluid is now discharged from the load-bearing cylinder chamber 18 to the tank 36 against the resistance generated by the pressure relief valve 30. Due to the adjustable resistance of the pressure relief valve 30, an optimal tracking of the fallback support cylinder 12 can also be ensured when the boom 4 is raised.
  • the hydraulic pump 14 only has to supply the fallback support cylinder 12 overall when the boom 4 is lowered or in an assembly operation that may be provided.
  • the check valve 16 is not switched to the open position, but instead hydraulic fluid is supplied via an opening in the check valve 24 .
  • the non-return valve 24 has, inter alia, the function of reducing load change reactions which occur when there is a change in the operating phase, but is not absolutely necessary.
  • An advantageous operating method of the hydraulic system 10 when raising the boom 4 is described below.
  • the blocking valve 16 and the directional control valve 26 are each in the blocking position, so that the hydraulic line between these valves 16, 26 is pressureless.
  • the line between the check valve 16 and the fallback support cylinder 12 is acted upon by accumulator pressure.
  • the operator of the working device 1 now wants to raise the boom 4 or make it steeper and makes a corresponding entry via an input unit.
  • the controller switches the directional valve 26 to the open position ("parallel" position), as a result of which the pressure in the line up to the check valve 16, ie the pressure present at the check valve 24, increases. If the pressure generated by the hydraulic pump 14 exceeds the accumulator pressure in the shut-off area, the check valve 24 opens and the pressure in the hydraulic accumulator 20 is equal.
  • the directional control valve 26 can be closed after this point in time.
  • the figure 3 shows a second embodiment of the hydraulic system 10 according to the invention.
  • the shut-off valve 16 which is biased into the blocking position, can be switched hydraulically here and is connected to the output of a hydraulic shuttle valve 34 at the control input.
  • the shuttle valve 34 is connected at an input to the annular space 19 of the fallback support cylinder 12 so that the check valve 16 can be switched to the open position by pressurizing the annular space 19 in a targeted manner.
  • this does not take place during normal working operation of the implement 1 since retraction of the fallback support cylinder 12 takes place mechanically via the boom 4 .
  • FIG. 10 corresponds to the mode of operation illustrated in the context of the first exemplary embodiment.
  • an additional pressure-limiting valve 22 is provided in the lockable area of the hydraulic system 10, which serves to protect against pressure in the event of a malfunction and is not involved in the function of the hydraulic system or the fallback support during normal operation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem (10) zum Betrieb einer hydraulischen Rückfallstütze eines Arbeitsgeräts (1), umfassend mindestens einen hydraulischen Rückfallstützenzylinder (12) zur Nachführung und Begrenzung von Bewegungen eines Auslegers (4) des Arbeitsgeräts sowie eine Hydraulikpumpe (14), mittels welcher der Rückfallstützenzylinder sowie mindestens ein weiterer Verbraucher mit Hydraulikfluid versorgbar ist. Gemäß der Erfindung ist zwischen Hydraulikpumpe und Rückfallstützenzylinder ein Sperrventil (16) mit einer Sperr- und einer Durchlassstellung geschaltet, mittels welchem ein lasttragender Zylinderraum des Rückfallstützenzylinders absperrbar ist, und zwischen Sperrventil und Rückfallstützenzylinder ist ein mit dem lasttragenden Zylinderraum verbundener Hydraulikspeicher (20) vorgesehen.The invention relates to a hydraulic system (10) for operating a hydraulic fallback support of a working implement (1), comprising at least one hydraulic fallback support cylinder (12) for tracking and limiting movements of a boom (4) of the working implement, and a hydraulic pump (14) by means of which the Fallback support cylinder and at least one other consumer can be supplied with hydraulic fluid. According to the invention, a shut-off valve (16) with a shut-off position and an open position is connected between the hydraulic pump and the fall-back support cylinder, by means of which a load-bearing cylinder space of the fall-back support cylinder can be shut off, and a hydraulic accumulator (20) connected to the load-bearing cylinder space is provided between the shut-off valve and the fall-back support cylinder.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zum Betrieb einer hydraulischen Rückfallstütze eines Arbeitsgeräts nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Arbeitsgerät, insbesondere einen fahrbaren Kran oder Seilbagger, mit einem solchen Hydrauliksystem.The present invention relates to a hydraulic system for operating a hydraulic fallback support of a working device according to the preamble of claim 1 and a working device, in particular a mobile crane or cable excavator, with such a hydraulic system.

Bei einer Reihe von Arbeitsgeräten wie Raupenkranen oder Seilbaggern ist es bekannt, zur Steigerung der Betriebssicherheit bei schwierigen Wetterverhältnissen sogenannte Rückfallstützen einzusetzen. Um das Prinzip einer Rückfallstütze zu veranschaulichen, zeigt die Figur 1 einen gattungsgemäßen Raupenkran 1 in einer Seitenansicht. Der Kran 1 weist einen Unterwagen 2 mit Fahrwerk (z.B. Raupenfahrwerk, Gleiskettenfahrwerk etc.) und einen auf dem Unterwagen 2 um eine vertikale Achse drehbar gelagerten Oberwagen 3 auf, an welchen ein Ausleger 4 um eine horizontale Achse schwenkbar angebolzt ist, sodass sein Neigungswinkel relativ zum Oberwagen 3 verstellbar ist. Die Verstellung des Auslegers 4 erfolgt über ein Einziehseil 5 mittels einer Einziehwinde 6. Ein Lastaufnahmemittel 7 bzw. Kranhaken ist über ein Hubseil 8 mit einer Hubwinde 9 verbunden. Durch Betätigen der Hubwinde 9 kann die freie Länge des Hubseils 8 verändert werden, um am Lastaufnahmemittel 7 angeschlagene Hublasten anzuheben oder abzusenken.In a number of work devices such as crawler cranes or cable excavators, it is known to use so-called fallback supports to increase operational safety in difficult weather conditions. To illustrate the principle of a fallback support, the figure 1 a generic crawler crane 1 in a side view. The crane 1 has an undercarriage 2 with an undercarriage (e.g. crawler undercarriage, caterpillar undercarriage, etc.) and an uppercarriage 3 which is mounted on the undercarriage 2 so that it can rotate about a vertical axis and to which a boom 4 is bolted so that it can pivot about a horizontal axis so that its angle of inclination is relatively to the superstructure 3 is adjustable. The boom 4 is adjusted via a luffing rope 5 by means of a luffing winch 6 . By operating the hoist winch 9, the free length of the hoist rope 8 can be changed in order to raise or lower hoist loads attached to the load-carrying means 7.

Die Gewichtskraft des Auslegers 4 erzeugt zusammen mit der Hublast ein gegen den Uhrzeigersinn wirkendes Lastmoment M um den Anlenkpunkt des Auslegers 4 am Oberwagen 3. Diesem Lastmoment M wirkt die Seilkraft des Einziehseils 5 entgegen, wodurch dieses gespannt und der Ausleger 4 in definierter Winkellage zum Oberwagen 3 gehalten wird.The weight of the jib 4 together with the lifting load generates a load moment M acting counterclockwise around the pivot point of the jib 4 on the superstructure 3. This load moment M is counteracted by the rope force of the luffing rope 5, which means that it is tensioned and the jib 4 is in a defined angular position to the superstructure 3 is held.

Der Ausleger 4 bietet Wind eine große Angriffsfläche. Windlast von vorne (in der Figur 1 von links) wirkt so dem Lastmoment M entgegen und verringert die Seilkraft im Einziehseil 5. Dadurch besteht das Risiko, dass das Lastmoment M übertroffen wird; die Folge ist Schlappseilbildung des Einziehseils 5 und im Extremfall ein Überkippen des Auslegers 4 nach hinten, was zu Maschinen- und Personenschaden führen würde. Als Gegenmaßnahme ist es bekannt, den maximal erreichbaren Auslegerwinkel durch mechanischen Anschlag bzw. rechtzeitige Abschaltung der Einziehwinde 6 auf Werte unter 90° zu begrenzen. Ferner kann eine maximale Windgeschwindigkeit definiert werden, bei deren Überschreitung der Maschinenbetrieb einzustellen und der Ausleger 4 am Boden abzulegen ist.The boom 4 offers wind a large attack surface. Wind load from the front (in the figure 1 from the left) thus counteracts the load moment M and reduces the rope force in the pull-in rope 5. This means there is a risk that the load moment M will be exceeded; the result is slack rope formation of the pull-in rope 5 and, in extreme cases, the jib 4 tipping over backwards, which would lead to machine damage and personal injury. As a countermeasure, it is known to limit the maximum achievable jib angle to values below 90° by a mechanical stop or by switching off the luffing winch 6 in good time. Furthermore, a maximum wind speed can be defined, if exceeded, machine operation is to be stopped and the boom 4 is to be laid down on the ground.

Um steilere Auslegerwinkel und höhere Windgeschwindigkeiten zulassen zu können, ist der Einsatz von Rückfallstützen 12 bewährt: hydraulisch betriebene Zylinder, welche mit ihrer Kraft die Wirkung des Lastmoments M unterstützen und zwischen Ausleger 4 und Oberwagen 3 angeordnet sind. Der oder die Rückfallstützenzylinder 12 halten steten Kontakt zum Ausleger 4 und folgen allen seinen Bewegungen. Dies können Bewegungen aus der Tätigkeit der Einziehwinde 6 sein (d.h. Arbeitsbewegungen mit großem Zylinderhub - typischerweise im Bereich mehrerer Dezimeter) oder aber geringere Bewegungen wie z.B. aus elastischer Verformung des gesamten Systems aufgrund von Lastwechselreaktionen beim Anheben oder Absetzen von Hublasten (d.h. Kleinstbewegungen mit sehr geringem Zylinderhub - typischerweise im Bereich weniger Zentimeter).In order to be able to allow steeper boom angles and higher wind speeds, the use of fallback supports 12 has proven itself: hydraulically operated cylinders, which support the effect of the load moment M with their power and are arranged between the boom 4 and the superstructure 3. The one or more fallback support cylinders 12 maintain constant contact with the boom 4 and follow all of its movements. These can be movements from the activity of the luffing winch 6 (i.e. working movements with a large cylinder stroke - typically in the range of several decimetres) or smaller movements such as elastic deformation of the entire system due to load change reactions when lifting or setting down hoisting loads (i.e. very small movements with a very small cylinder stroke - typically in the range of a few centimetres).

Die Energieversorgung der Rückfallstützen erfolgt bei bekannten Geräten üblicherweise mittels eigens zu diesem Zweck eingebauten Hydraulikpumpen, welche über die gesamte Einschaltdauer Druck in den Rückfallstützenzylindern aufbauen. Dabei werden typischerweise die Kolbenflächen der Rückfallstützenzylinder im Arbeitsbetrieb dauerhaft mit Druck der eigens bereitgestellten Hydraulikpumpen beaufschlagt. In vorteilhafter und bewährter Ausführung sind diese Pumpen bedarfsgesteuert (sogenanntes "Load Sensing"), sodass sie bei konstantem Druck die Ölfördermenge dem Bewegungszustand der Rückfallstützenzylinder anpassen und dadurch den Leistungsaufwand in Grenzen halten.In known devices, the power supply to the fallback supports is usually provided by means of hydraulic pumps built specifically for this purpose build up pressure in the fallback support cylinders over the entire duty cycle. During operation, the piston surfaces of the fallback support cylinders are typically permanently subjected to pressure from the specially provided hydraulic pumps. In an advantageous and proven design, these pumps are demand-controlled (so-called "Load Sensing"), so that they adapt the oil delivery quantity to the movement status of the fallback support cylinder at constant pressure and thus keep the power consumption within limits.

Ein Nachteil solcher bekannter Energieversorgungssysteme besteht darin, dass jede eingebaute Hydraulikpumpe mit 100% der Einschaltdauer der Primärenergiequelle Grundlast verbraucht (Lagerreibung, Planschverluste, Energiebedarf von Regeleinrichtungen etc.) und so den Wirkungsgrad des gesamten Arbeitsgeräts herabsetzt. Bei dieselbetriebenen Maschinen hat man diesen Umstand in der Vergangenheit meist ignoriert. Inzwischen steigen jedoch die Bemühungen, unnötige Emissionen zu vermeiden. Bei Elektroantrieben mit Akkumulatoren besteht demgegenüber beispielsweise ein höheres wirtschaftliches und technisches Interesse am Einsparen von Grundlast. Ferner sind Bauraum und Anzahl von Pumpenanbauplätzen an der Primärenergiequelle begrenzt.A disadvantage of such known energy supply systems is that every built-in hydraulic pump consumes base load with 100% of the duty cycle of the primary energy source (bearing friction, splashing losses, energy requirements of control devices, etc.) and thus reduces the efficiency of the entire working device. With diesel-powered machines, this fact has mostly been ignored in the past. In the meantime, however, efforts to avoid unnecessary emissions are increasing. In the case of electric drives with accumulators, on the other hand, there is, for example, a greater economic and technical interest in saving the base load. Furthermore, installation space and the number of pump mounting locations on the primary energy source are limited.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei derartigen Arbeitsgeräten den Energiebedarf für die Bereitstellung der Rückfallstützenfunktion zu reduzieren und einen energieeffizienten Ausgleich von Minimalbewegungen des Auslegers zu gewährleisten.Against this background, the object of the present invention is to reduce the energy requirement for providing the fallback support function in such working devices and to ensure an energy-efficient compensation for minimal movements of the boom.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Hydrauliksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein Hydrauliksystem zum Betrieb einer hydraulischen Rückfallstütze eines Arbeitsgeräts vorgesehen, welches mindestens einen hydraulischen Rückfallstützenzylinder zur Nachführung und Begrenzung von Bewegungen eines Auslegers des Arbeitsgeräts sowie eine Hydraulikpumpe, mittels welcher der mindestens eine Rückfallstützenzylinder sowie mindestens ein weiterer hydraulischer Verbraucher mit Hydraulikfluid versorgbar sind, umfasst. Die Hydraulikpumpe ist also nicht ausschließlich zur Versorgung des Rückfallstützenzylinders vorgesehen. Vielmehr dient sie als Primärenergiequelle der Versorgung verschiedenster Verbraucher wie z.B. Kühlerantriebe, Winden oder dergleichen, und wird zusätzlich zur Versorgung der Rückfallstützenfunktion eingesetzt.According to the invention, this object is achieved by a hydraulic system having the features of claim 1. Accordingly, a hydraulic system for operating a hydraulic fallback support of a working device is provided, which comprises at least one hydraulic fallback support cylinder for tracking and limiting movements of a boom of the working device and a hydraulic pump, by means of which the at least one fallback support cylinder and at least one additional hydraulic consumer can be supplied with hydraulic fluid . The hydraulic pump is therefore not only intended to supply the fallback support cylinder. Rather, it serves as a primary energy source to supply a wide variety of consumers such as cooler drives, winches or the like, and is also used to supply the backup support function.

Erfindungsgemäß ist zwischen Hydraulikpumpe und Rückfallstützenzylinder ein Sperrventil geschaltet, welches eine Sperr- und eine Durchlassstellung einnehmen kann und mittels welchem ein lasttragender Zylinderraum des Rückfallstützenzylinders absperrbar ist.According to the invention, a check valve is connected between the hydraulic pump and the fallback support cylinder, which can assume a blocked position and an open position and by means of which a load-bearing cylinder chamber of the fallback support cylinder can be shut off.

Durch Schalten des Sperrventils in die Sperrstellung lässt sich der lasttragende Zylinderraum des Rückfallstützenzylinders absperren, um den Energieaustausch mit dem Rest des Hydrauliksystems zu unterbinden. Dadurch herrscht im abgesperrten Bereich bzw. im lasttragenden Zylinderraum derjenige Hydraulikdruck, welcher im Moment des Absperrens des Sperrventils herrschte. Somit muss die Hydraulikpumpe nun keine Energie mehr für die Rückfallstützenfunktion bereitstellen, wenn keine Bewegung des Auslegers erfolgen soll, was den Energiebedarf bzw. die Grundlast der Primärenergiequelle reduziert und den Gesamtwirkungsgrad erhöht. Bei einer aktiven, d.h. vom Bediener des Arbeitsgeräts gewünschten Bewegung des Auslegers kann das Sperrventil in die Durchlassstellung geschaltet werden, um ein Zu- oder Abführen von Hydraulikfluid und damit ein Nachführen des Rückfallstützenzylinders zu ermöglichen.Switching the shut-off valve to the shut-off position shuts off the load-carrying cylinder space of the backup prop cylinder, preventing energy from being exchanged with the rest of the hydraulic system. As a result, the hydraulic pressure that prevailed in the shut-off area or in the load-bearing cylinder chamber was that at the moment when the shut-off valve was shut off. The hydraulic pump therefore no longer has to provide energy for the fallback support function if the boom is not to move, which reduces the energy requirement or the base load of the primary energy source and increases the overall efficiency. In the case of an active movement of the boom, i.e. a movement desired by the operator of the implement, the check valve can be switched to the open position in order to allow hydraulic fluid to be supplied or drained and thus to allow the fallback support cylinder to be repositioned.

Da der Ausleger insbesondere nicht über den Rückfallstützenzylinder, sondern über eine Stellvorrichtung, beispielsweise eine Einziehwinde, bewegt wird, muss auch beim Heben des Auslegers, also beim Einfahren der Kolbenstange des Rückfallstützenzylinders, keine Energie von der Hydraulikpumpe bereitgestellt werden, sondern lediglich unter Beibehaltung eines bestimmten Drucks im lasttragenden Zylinderraum Hydraulikfluid abgeleitet bzw. einem Tank zugeführt werden. Lediglich beim Ausfahren des Rückfallstützenzylinders, also beim Senken des Auslegers, muss eine Versorgung über die Hydraulikpumpe bereitgestellt werden. Gleiches kann für einen Montagebetrieb gelten, wenn der Rückfallstützenzylinder vom Ausleger gelöst ist.Since the jib is not moved via the safety prop cylinder, but rather via an adjusting device, for example a retractable winch, no energy has to be provided by the hydraulic pump when the jib is raised, i.e. when the piston rod of the safety prop cylinder is retracted, but only while maintaining a specific energy Pressure in the load-bearing cylinder chamber derived hydraulic fluid or fed to a tank. Supply via the hydraulic pump only has to be provided when the fallback support cylinder is extended, i.e. when the boom is lowered. The same can apply to an assembly company if the fallback support cylinder is detached from the boom.

Erfindungsgemäß ist ferner zwischen Sperrventil und Rückfallstützenzylinder ein mit dem lasttragenden Zylinderraum verbundener Hydraulikspeicher vorgesehen. Dadurch lassen sich geringfügige Bewegungen des Auslegers selbst bei einem mittels des Sperrventils abgesperrten und somit von der Hydraulikpumpe oder einem Tank entkoppelten lasttragenden Zylinderraum ausgleichen. Der Rückfallstützenzylinder kann somit Kleinstbewegungen des Auslegers folgen, wobei der hierzu erforderliche Hydraulikfluidfluss dem Hydraulikspeicher entnommen bzw. zugeführt wird.According to the invention, a hydraulic accumulator connected to the load-bearing cylinder chamber is also provided between the check valve and the fallback support cylinder. As a result, minor movements of the boom can be compensated for even when the load-bearing cylinder chamber is shut off by means of the check valve and is thus decoupled from the hydraulic pump or a tank. The fallback support cylinder can thus follow the smallest movements of the boom, with the hydraulic fluid flow required for this being taken from or supplied to the hydraulic accumulator.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Advantageous embodiments of the invention result from the dependent claims and the following description.

In einer Ausführungsform sind mindestens zwei Rückfallstützenzylinder mit je einem Sperrventil und je einem Hydraulikspeicher vorgesehen, welche gemeinsam von der Hydraulikpumpe mit Hydraulikfluid versorgbar sind.In one embodiment, at least two fallback support cylinders are provided, each with a check valve and each with a hydraulic accumulator, which can be supplied with hydraulic fluid jointly by the hydraulic pump.

In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen Sperrventil und Rückfallstützenzylinder ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen. Dieses kann insbesondere der Druckabsicherung bei Fehlfunktionen dienen und ist daher vorzugsweise im Normalbetrieb nicht an der Funktion der Rückfallstütze beteiligt. Allerdings ist es auch denkbar, dass das Druckbegrenzungsventil dazu eingesetzt wird, bei gleichzeitig geöffnetem, d.h. in der Durchlassstellung befindlichem Sperrventil den Druck und die Fördermenge des Hydraulikfluidstroms von der und zur Rückfallstütze zu kontrollieren bzw. zu regeln, um bei einer Nachführung des Auslegers den Hydraulikdruck im lasttragenden Zylinderraum in einem optimalen Bereich zu halten. Der Wert des durch das Druckbegrenzungsventil sichergestellten maximalen Drucks kann einstellbar sein.In a further embodiment, a pressure relief valve is provided between the check valve and the fallback support cylinder. This can be used in particular for pressure protection in the event of malfunctions and is therefore preferably not involved in the function of the fallback support in normal operation. However, it is also conceivable that the pressure-limiting valve is used to control or regulate the pressure and the flow rate of the hydraulic fluid flow from and to the fall-back support when the shut-off valve is open at the same time, i.e. in the open position, in order to reduce the hydraulic pressure when the boom is repositioned in the load-bearing cylinder space in an optimal range. The value of the maximum pressure ensured by the pressure relief valve can be adjustable.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein Rückschlagventil vorgesehen, welches den durch das Sperrventil absperrbaren Bereich des Hydrauliksystems in Richtung der Hydraulikpumpe absperrt. Das Rückschlagventil kann dabei parallel zum Sperrventil geschaltet, also unabhängig vom Schaltzustand des Sperrventils in Betrieb sein, oder nur in der Sperrstellung des Sperrventils beaufschlagt sein, d.h. nur dann zum Einsatz kommen, wenn das Sperrventil in der Sperrstellung ist. In letzterem Fall kann das Rückschlagventil insbesondere Teil des Sperrventils sein. Mit dem Rückschlagventil ist es insbesondere möglich, vor einem Öffnen des Sperrventils zum Zwecke der Nachführung des Rückfallstützenzylinders bei einer Bewegung des Auslegers zunächst einen Druckausgleich auf beiden Seiten des Sperrventils herzustellen und dadurch Lastwechselreaktionen bei den Übergängen zwischen unterschiedlichen Betriebsphasen zu reduzieren bzw. zu vermeiden.In a further embodiment, a check valve is provided, which shuts off the area of the hydraulic system that can be shut off by the shut-off valve in the direction of the hydraulic pump. The check valve can be connected in parallel to the check valve, so be independent of the switching state of the check valve in operation, or be acted upon only in the locked position of the check valve, ie only to Used when the check valve is in the locked position. In the latter case, the check valve can in particular be part of the check valve. With the non-return valve, it is possible, in particular, before opening the shut-off valve for the purpose of tracking the fall-back support cylinder when the boom moves, to first establish a pressure equalization on both sides of the shut-off valve and thereby reduce or avoid load change reactions during the transitions between different operating phases.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen Sperrventil und Hydraulikpumpe ein weiteres Ventil angeordnet ist, welches vorzugsweise elektrisch schaltbar ist. Bei dem Ventil kann es sich um ein Wegeventil, insbesondere 4/2- oder 4/3-Wegeventil handeln. Eine mögliche Funktion des zusätzlichen Ventils ist das Entkoppeln des Sperrventils von der Hydraulikpumpe bzw. dem Tank. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass es dazu eingesetzt wird, bei gleichzeitig geöffnetem Sperrventil den Druck und die Fördermenge des Hydraulikfluidstroms von der und zur Rückfallstütze zu kontrollieren bzw. zu regeln, um bei einer Nachführung des Auslegers den Hydraulikdruck im lasttragenden Zylinderraum in einem optimalen Bereich zu halten. Das Ventil kann elektrisch steuerbar sein. Bei mehreren Rückfallstützenzylindern ist vorzugsweise nur ein einziges solches Ventil vorgesehen.In a further embodiment, it is provided that a further valve, which can preferably be switched electrically, is arranged between the check valve and the hydraulic pump. The valve can be a directional valve, in particular a 4/2 or 4/3 directional valve. A possible function of the additional valve is the decoupling of the check valve from the hydraulic pump or the tank. Alternatively or additionally, it is conceivable that it is used to control or regulate the pressure and the flow rate of the hydraulic fluid flow from and to the fall-back support when the shut-off valve is open at the same time, in order to keep the hydraulic pressure in the load-bearing cylinder chamber at an optimum level when the boom is being repositioned to hold area. The valve can be electrically controllable. If there are several fallback support cylinders, only a single such valve is preferably provided.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Last des Rückfallstützenzylinders mittels einer Lastmesseinrichtung erfassbar ist, welche vorzugsweise einen zwischen Sperrventil und Rückfallstützenzylinder angeordneten Drucksensor umfasst. Dadurch lässt sich beispielsweise eine Load-Sensing-Anwendung realisieren. Insbesondere ist es dadurch möglich, den Druck und die Fördermenge des Hydraulikfluidstroms von der und zur Rückfallstütze zu kontrollieren bzw. zu regeln und eine optimale Nachführung des Rückfallstützenzylinders zu ermöglichen.In a further embodiment it is provided that the load of the fallback support cylinder can be detected by means of a load measuring device which preferably comprises a pressure sensor arranged between the check valve and the fallback support cylinder. This allows a load-sensing application to be implemented, for example. In particular, this makes it possible to control or regulate the pressure and the flow rate of the hydraulic fluid flow from and to the fallback support and to enable optimal tracking of the fallback support cylinder.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine Druckstelleinrichtung vorgesehen, mittels welcher Druck und Volumenstrom bzw. Fördermenge zum und vom Rückfallstützenzylinder einstellbar und vorzugsweise abhängig von einer gemessenen Last des Rückfallstützenzylinders regelbar sind. Dadurch lässt sich bei einer Nachführung des Auslegers der Hydraulikdruck im lasttragenden Zylinderraum des Rückfallstützenzylinders in einem optimalen Bereich zu halten. Beim Einfahren des Rückfallstützenzylinders, insbesondere aufgrund einer entsprechenden aktiven Bewegung des Auslegers, wird durch die Druckstelleinrichtung ein Widerstand erzeugt, welcher ein optimales Nachführen unter Beibehaltung der Rückfallstützenfunktion gewährleistet.In a further embodiment, a pressure adjustment device is provided, by means of which the pressure and volumetric flow or flow rate to and from the fallback support cylinder can be adjusted and preferably regulated as a function of a measured load of the fallback support cylinder. As a result, when tracking the Boom to keep the hydraulic pressure in the load-bearing cylinder chamber of the fallback support cylinder in an optimal range. When retracting the fallback support cylinder, in particular due to a corresponding active movement of the boom, a resistance is generated by the pressure control device, which ensures optimal tracking while maintaining the fallback support function.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Druckstelleinrichtung eine Rekuperationsvorrichtung am/im Rückfallstützenzylinder, bei der Hydraulikfluid auf die Gegenseite des Rückfallstützenzylinderkolbens abfließt, mindestens ein zwischen Sperrventil und Hydraulikpumpe angeordnetes und insbesondere elektrisch steuerbares Druckbegrenzungsventil, eine Load-Sensing-Anordnung und/oder ein Mittel zum Ansteuern eines zuvor beschriebenen zwischen Hydraulikpumpe und Sperrventil angeordneten Ventils umfasst. Die Ansteuerung bzw. Regelung des zuletzt genannten Ventils kann hydraulisch-mechanisch oder softwaregestütztelektrisch erfolgen. Dabei können Werte einer Load-Sensing-Anordnung berücksichtigt werden.In a further embodiment, it is provided that the pressure control device is a recuperation device on/in the backup support cylinder, in which hydraulic fluid flows off to the opposite side of the backup support cylinder piston, at least one pressure-limiting valve that is arranged between the check valve and the hydraulic pump and is in particular electrically controllable, a load-sensing arrangement and/or a Means for controlling a valve arranged between the hydraulic pump and check valve described above. The last-mentioned valve can be controlled or controlled hydraulically-mechanically or software-supported electrically. Values of a load-sensing arrangement can be taken into account.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Sperrventil mittels eines insbesondere elektrisch steuerbaren Schaltventils hydraulisch steuerbar ist. Das Schaltventil ist vorzugsweise zwischen der Hydraulikpumpe und einem Steueranschluss des Sperrventils angeordnet und kann beispielsweise eine Sperr- und eine Durchlassstellung aufweisen.In a further embodiment it is provided that the shut-off valve can be controlled hydraulically by means of an in particular electrically controllable switching valve. The switching valve is preferably arranged between the hydraulic pump and a control connection of the blocking valve and can have a blocking position and an open position, for example.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Sperrventil hydraulisch steuerbar ist und einen Steueranschluss aufweist, der mit dem Ausgang eines hydraulischen Wechselventils verbunden ist, wobei vorzugsweise ein Eingang des Wechselventils mit einem nicht lasttragenden Zylinderraum des Rückfallstützenzylinders und der andere Eingang mit einem insbesondere elektrisch steuerbaren Schaltventil verbunden ist. Mit Hilfe des Wechselventils ist es möglich, das Sperrventil auf zwei Arten zu schalten: entweder durch Beaufschlagung des nicht lasttragenden Zylinderraums des Rückfallstützenzylinders (beispielsweise in einem Montagebetrieb) oder durch Ansteuerung des Schaltventils (beispielsweise in einem Normalbetrieb, bei dem keine Druckbeaufschlagung des nicht lasttragenden Zylinderraums erfolgt, sondern ein Einfahren des Rückfallstützenzylinders durch "Anschieben" des betätigten Auslegers erfolgt).In a further embodiment, it is provided that the shut-off valve can be controlled hydraulically and has a control connection which is connected to the outlet of a hydraulic shuttle valve, with one inlet of the shuttle valve preferably being connected to a non-load-bearing cylinder chamber of the fallback support cylinder and the other inlet being connected to an electrically controllable chamber switching valve is connected. With the help of the shuttle valve, it is possible to switch the check valve in two ways: either by applying pressure to the non-load-bearing cylinder chamber of the fallback support cylinder (e.g. in an assembly operation) or by actuating the switching valve (e.g. in normal operation, in which no pressure is applied to the non-load-bearing cylinder chamber, but the fallback support cylinder is retracted by "pushing" the actuated boom).

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Hydraulikspeicher ausgelegt ist, bei einem durch das Sperrventil abgesperrten lasttragenden Zylinderraum durch Entnahme und Abgabe von Hydraulikfluid geringfügige Bewegungen des Rückfallstützenzylinders zu kompensieren. Dies erfolgt insbesondere unter moderater Druck- und damit Kraftänderung gemäß der Ladekennlinie des Hydraulikspeichers.In a further embodiment, it is provided that the hydraulic accumulator is designed to compensate for slight movements of the fallback support cylinder when the load-bearing cylinder chamber is blocked off by the check valve by removing and releasing hydraulic fluid. This takes place in particular with a moderate change in pressure and thus force according to the charging characteristic of the hydraulic accumulator.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Arbeitsgerät, insbesondere einen fahrbaren Kran oder Seilbagger, umfassend einen schwenkbaren Ausleger, eine Stellvorrichtung zum Verstellen des Auslegers, mindestens einen mit dem Ausleger verbundenen und dessen Bewegungen folgenden Rückfallstützenzylinder sowie ein erfindungsgemäßes Hydrauliksystem zum Betrieb des mindestens einen Rückfallstützenzylinders. Dabei ergeben sich offensichtlich dieselben Vorteile und Eigenschaften wie für das erfindungsgemäße Hydrauliksystem, weshalb an dieser Stelle auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird.The present invention also relates to a working device, in particular a mobile crane or cable excavator, comprising a swiveling arm, an adjusting device for adjusting the arm, at least one fallback support cylinder connected to the arm and following its movements, and a hydraulic system according to the invention for operating the at least one fallback support cylinder. This obviously results in the same advantages and properties as for the hydraulic system according to the invention, which is why a repeated description is dispensed with at this point.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich das Sperrventil in der Sperrstellung befindet und einen lasttragenden Zylinderraum des Rückfallstützenzylinders abriegelt, wenn der Ausleger nicht mittels der Stellvorrichtung aktiv bewegt wird. Dadurch wird der Energieverbrauch bzw. die Grundlast reduziert, wenn der Ausleger nicht vom Bediener bewegt wird.In one embodiment it is provided that the shut-off valve is in the shut-off position and shuts off a load-bearing cylinder space of the fallback support cylinder when the boom is not actively moved by means of the actuating device. This reduces energy consumption or the base load when the boom is not being moved by the operator.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine Steuerung vorgesehen, mittels welcher das Sperrventil und vorzugsweise die Stellvorrichtung mittelbar oder unmittelbar steuerbar ist und welche eingerichtet ist, bei Betätigung der Stellvorrichtung das Sperrventil in die Durchlassstellung zu schalten, damit Hydraulikfluid zum lasttragenden Zylinderraum gefördert oder von diesem abgeleitet werden kann, um den Druck zum Zwecke einer Nachführung des Auslegers in einem optimalen Bereich zu halten.In a further embodiment, a controller is provided, by means of which the shut-off valve and preferably the actuating device can be controlled directly or indirectly and which is set up to switch the shut-off valve to the open position when the actuating device is actuated, so that hydraulic fluid can be conveyed to the load-bearing cylinder chamber or drained from it to keep the pressure in an optimal range for the purpose of tracking the boom.

In einer weiteren Ausführungsform sind ein zwischen Sperrventil und Hydraulikpumpe angeordnetes weiteres Ventil sowie pro Rückfallstützenzylinder ein Rückschlagventil wie oben beschrieben vorgesehen, wobei die Steuerung eingerichtet ist, von einer Eingabeeinheit ein Signal zur Betätigung der Stellvorrichtung zum Zwecke einer Bewegung des Auslegers zu empfangen, daraufhin das Ventil in eine Durchgangsstellung zu schalten und das Sperrventil in der Sperrstellung zu belassen, nach Öffnung des Rückschlagventils das Sperrventil in die Durchlassstellung zu schalten (und ggf. das weitere Ventil zu schließen) und anschließend die Stellvorrichtung zu betätigen. Dadurch kann zunächst ein ausreichender Druck im nicht abgesperrten Bereich des Hydrauliksystems durch die Hydraulikpumpe aufgebaut werden. Sobald das Rückschlagventil öffnet (und somit ein Druckausgleich hergestellt ist), wird das Sperrventil geöffnet, damit bei einer darauffolgenden Bewegung des Auslegers, welche zu einem Ein- oder Ausfahren des Rückfallstützenzylinders führt, entsprechend Hydraulikfluid in den lasttragenden Zylinderraum gefördert oder abgeleitet werden kann.In a further embodiment, a further valve arranged between the shut-off valve and the hydraulic pump and a non-return valve per fallback support cylinder are provided, as described above, with the controller being set up to receive a signal from an input unit to actuate the actuating device for the purpose of moving the boom, and then the valve to switch to a through position and to leave the shut-off valve in the shut-off position, after opening the check valve to switch the shut-off valve to the through position (and possibly to close the other valve) and then to actuate the actuating device. As a result, sufficient pressure can initially be built up by the hydraulic pump in the area of the hydraulic system that is not shut off. As soon as the non-return valve opens (and thus a pressure equalization is established), the shut-off valve is opened so that hydraulic fluid can be pumped into or drained from the load-bearing cylinder chamber in the event of a subsequent movement of the boom, which leads to the retraction or extension of the backup support cylinder.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Figur 1:
einen gattungsgemäßen Raupenkran mit Rückfallstütze in einer Seitenansicht;
Figur 2:
einen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems; und
Figur 3:
einen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems.
Further features, details and advantages of the invention result from the exemplary embodiments explained below with reference to the figures. Show it:
Figure 1:
a generic crawler crane with backup support in a side view;
Figure 2:
a circuit diagram of a first embodiment of the hydraulic system according to the invention; and
Figure 3:
a circuit diagram of a second embodiment of the hydraulic system according to the invention.

Die Figur 1 zeigt eine schematische seitliche Ansicht eines gattungsgemäßen Raupenkrans 1 und wurde bereits eingangs beschrieben, sodass an dieser Stelle auf wiederholende Erläuterungen verzichtet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Arbeitsgerät 1 kann es sich prinzipiell um einen solchen Raupenkran handeln, welcher im Unterschied zu bekannten Geräten mit einem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem 10 ausgestattet ist. Bei dem in der Figur 1 gezeigten Raupenkran 1 stellt die am Oberwagen 3 angeordnete Einziehwinde 6 die Stellvorrichtung dar. Ferner ist es möglich, dass am Oberwagen 3 ein A-Bock um eine horizontale Achse schwenkbar angelenkt ist, welcher über Abspannmittel, beispielsweise Abspannstangen, mit dem Ausleger 4 gekoppelt und mit diesem gemeinsam durch Betätigung der Einziehwinde 6 verschwenkbar ist. Allerdings sind auch andere Auslegerkonfigurationen und Stellvorrichtungen zur Auslegerbewegung denkbar, ohne dass dies einen Einfluss auf die Funktionsweise der Rückfallstütze bzw. des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems 10 hat.the figure 1 shows a schematic side view of a generic crawler crane 1 and has already been described at the outset, so that at this point repeated explanations are omitted. The working device 1 according to the invention can in principle be such a crawler crane which, in contrast to known devices, is equipped with a hydraulic system 10 according to the invention. At the in the figure 1 Crawler crane 1 shown, the luffing winch 6 arranged on the superstructure 3 represents the actuating device. It is also possible for an A-frame to be pivoted about a horizontal axis on the superstructure 3, which is coupled to the boom 4 via guying means, for example guy rods, and this can be pivoted together by actuating the pull-in winch 6 . However, other jib configurations and adjusting devices for the jib movement are also conceivable without this having any effect on the functioning of the fallback support or the hydraulic system 10 according to the invention.

In der Figur 2 ist ein Schaltplan des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Hydrauliksystem 10 dient dem Betrieb der Rückfallstützenfunktion eines Arbeitsgeräts 1, wobei für die beiden im Folgenden diskutierten Ausführungsbeispiele von einem Raupenkran 1 gemäß Figur 1 ausgegangen wird. Als Primärenergiequelle dient eine von einem Motor 15 angetriebene Hydraulikpumpe 14, die eine Reihe von nicht näher dargestellten hydraulischen Verbrauchern 50 betreibt. Dies können beispielsweise Kühlerantriebe oder Winden wie die Hubseil- und die Einziehwinde 6, 9 sein. Die Hydraulikpumpe 14 versorgt erfindungsgemäß zusätzlich zwei Rückfallstützenzylinder 12, deren Kolbenstangen schwenkbar mit dem Ausleger 4 des Arbeitsgeräts 1 gekoppelt sind.In the figure 2 a circuit diagram of the hydraulic system 10 according to the invention is shown according to a first exemplary embodiment. The hydraulic system 10 serves to operate the fallback support function of a working device 1, for the two exemplary embodiments discussed below of a crawler crane 1 according to FIG figure 1 is assumed. A hydraulic pump 14 which is driven by a motor 15 and operates a series of hydraulic consumers 50 (not shown in detail) serves as the primary energy source. This can be, for example, cooler drives or winches such as the hoisting winch and the pull-in winch 6 , 9 . According to the invention, the hydraulic pump 14 also supplies two fallback support cylinders 12 whose piston rods are pivotably coupled to the boom 4 of the implement 1 .

Anstelle der hier gezeigten Systemkonfiguration mit zwei symmetrisch verschalteten Rückfallstützenzylindern 12 sind selbstverständlich auch andere Konfigurationen mit nur einem oder mehr als zwei Rückfallstützenzylindern 12 möglich. Die genaue Ausgestaltung der Primärenergiequelle 14, 15 ist für die Funktionsweise der Erfindung nicht relevant. Im Folgenden wird die Funktionsweise des Hydrauliksystems 10 anhand von einem der beiden symmetrischen Zweige erläutert.Instead of the system configuration shown here with two symmetrically connected fallback support cylinders 12, other configurations with only one or more than two fallback support cylinders 12 are of course also possible. The exact design of the primary energy source 14, 15 is not relevant to the functioning of the invention. The functioning of the hydraulic system 10 is explained below using one of the two symmetrical branches.

Der Rückfallstützenzylinder 12 ist vom Ausgang der Hydraulikpumpe 14 durch ein elektrisch schaltbares Sperrventil 16 getrennt, welches eine Sperrstellung und eine Durchlassstellung aufweist. In der Sperrstellung sperrt ein Rückschlagventil 24 den lasttragenden Zylinderraum 18 des Rückfallstützenzylinders 12 ab; die Sperrrichtung weist also zur Hydraulikpumpe 14. In der Durchlassstellung kann ein Zuführen oder Ableiten von Hydraulikfluid zum und vom Rückfallstützenzylinder 12 erfolgen. Zwischen dem Sperrventil 16 und dem Rückfallstützenzylinder 12, also im absperrbaren Bereich, befinden sich ein Hydraulikspeicher 20 sowie ein Drucksensor 28.The fallback support cylinder 12 is separated from the outlet of the hydraulic pump 14 by an electrically switchable check valve 16, which has a locked position and an open position. In the locked position, a check valve 24 blocks the load-bearing cylinder space 18 of the fallback support cylinder 12; the blocking direction therefore points towards the hydraulic pump 14. In the open position, hydraulic fluid can be supplied or drained to and from the fallback support cylinder 12. A hydraulic accumulator 20 and a pressure sensor 28 are located between the shut-off valve 16 and the fallback support cylinder 12, i.e. in the area that can be shut off.

Ein elektrisch schaltbares 4/3-Wegeventil 26 verbindet die Hydraulikpumpe 14 mit den Hydraulikleitungen, die zum Sperrventil 16 und zum nicht lasttragenden Zylinderraum bzw. Ringraum 19 des Rückfallstützenzylinders 12 führen. In der Figur 2 befindet sich das Wegeventil 26 in der (mittleren) Sperrstellung, sodass die Verbindung zwischen Hydraulikpumpe 14 und Sperrventil 16 getrennt ist. Die in der Abbildung links angeordnete Schaltstellung "Kreuz" des Wegeventils 26 wird im Normalbetrieb nicht benötigt, da ein Einfahren des Rückfallstützenzylinders 12 nicht hydraulisch, sondern vermittelt durch den aktiv betätigten Ausleger 4 erfolgt. Diese Schaltstellung wird beispielsweise für einen Montagebetrieb benötigt, in der das Arbeitsgerät für den Transport teilzerlegt, d.h. der Ausleger 4 vom Oberwagen 3 abgebaut ist, und der über den Oberwagen 3 hinausragende Rückfallstützenzylinder 12 zur Herstellung einer Versandbereitschaft eingefahren wird. Bei einem Arbeitsgerät ohne Transportsituation bzw. Montagebetrieb wäre auch der Einsatz eines einfacheren 4/2-Wegeventils ohne Kreuzstellung möglich.An electrically switchable 4/3-way valve 26 connects the hydraulic pump 14 to the hydraulic lines that lead to the check valve 16 and to the non-load-bearing cylinder space or annular space 19 of the fallback support cylinder 12 . In the figure 2 the directional control valve 26 is in the (middle) blocking position, so that the connection between the hydraulic pump 14 and the blocking valve 16 is disconnected. The "cross" switching position of the directional control valve 26 on the left in the figure is not required in normal operation, since retraction of the fallback support cylinder 12 does not take place hydraulically, but mediated by the actively actuated boom 4 . This switch position is required, for example, for an assembly operation in which the implement is partially dismantled for transport, ie the boom 4 is removed from the superstructure 3 and the fallback support cylinder 12 protruding beyond the superstructure 3 is retracted to prepare it for dispatch. In the case of a working device without a transport situation or assembly operation, the use of a simpler 4/2-way valve without a cross position would also be possible.

Zwischen Wegeventil 26 und Sperrventil 16 ist ferner ein Druckbegrenzungsventil 30 angeordnet. Ein weiteres derartiges Ventil 30 befindet sich in der Leitung, die das Wegeventil 26 mit dem Ringraum 19 verbindet. Der Wert des durch das Druckbegrenzungsventil 30 begrenzten maximalen Drucks ist elektrisch einstellbar. Mittels des Druckbegrenzungsventils 30 ist es im Zusammenwirken mit dem Wegeventil 26 möglich, Druck und Fördermenge des Hydraulikfluidstroms bzw. Ölstroms zu und von dem Rückfallstützenzylinder 12 zu kontrollieren.Furthermore, a pressure-limiting valve 30 is arranged between the directional control valve 26 and the check valve 16 . Another such valve 30 is located in the line that connects the directional control valve 26 to the annular space 19 . The value of the maximum pressure limited by the pressure relief valve 30 can be adjusted electrically. By means of the pressure-limiting valve 30, in cooperation with the directional control valve 26, it is possible to control the pressure and delivery quantity of the hydraulic fluid flow or oil flow to and from the fallback support cylinder 12.

Alle elektrisch schalt- bzw. regelbaren Ventile 16, 26, 30 werden durch eine Steuerung des Arbeitsgeräts 1 gesteuert, welche insbesondere ebenfalls die Ansteuerung verschiedener Aktuatoren des Arbeitsgeräts 1 wie die Hubwinde 9 oder Einziehwinde 6 übernimmt. Die Steuerung empfängt zudem Werte des Drucksensors 28 hinsichtlich des im lasttragenden Zylinderraum 18 des Rückfallstützenzylinders 12 herrschenden Drucks, wodurch eine Load-Sensing-Funktion implementiert ist. Hierzu können weitere Sensoren innerhalb und/oder außerhalb des Hydrauliksystems 10 vorgesehen sein.All electrically switchable or controllable valves 16, 26, 30 are controlled by a controller of the implement 1, which in particular also controls various actuators of the implement 1, such as the hoist winch 9 or pull-in winch 6. The controller also receives values from the pressure sensor 28 with regard to the pressure prevailing in the load-bearing cylinder chamber 18 of the fallback support cylinder 12, as a result of which a load-sensing function is implemented. For this purpose, further sensors can be provided inside and/or outside of the hydraulic system 10 .

Im Gegensatz zu bekannten Systemen mit Rückfallstützenfunktion muss bei dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem 10 keine permanente Versorgung des Rückfallstützenzylinders 12 über eine eigens bereitgestellte Hydraulikpumpe erfolgen. Stattdessen wird die sowieso bereits vorhandene Hydraulikpumpe 14 des Arbeitsgeräts 1 verwendet, um nur in bestimmten Situationen Energie für die Rückfallstützenfunktion bereitzustellen. Wird der Ausleger 4 nicht durch Betätigung der Einziehwinde 6 bewegt, so ist der lasttragende Zylinderraum 18 sowie der mit Drucksensor 28 und Hydraulikspeicher 20 verbundene Bereich durch das Sperrventil 16 abgesperrt, sodass kein Energieaustausch mit dem restlichen System stattfindet. Im abgeschlossenen Volumen wird somit der vor dem letzten Schalten des Sperrventils 16 in die Sperrstellung herrschende Zylinderdruck aufrechterhalten. Von der Hydraulikpumpe 14 werden dann lediglich die übrigen Verbraucher 50 versorgt.In contrast to known systems with a fallback support function, in the case of the hydraulic system 10 according to the invention, there is no need for a permanent supply of the fallback support cylinder 12 via a specially provided hydraulic pump. Instead, the hydraulic pump 14 of the implement 1, which is already present anyway, is used in order to provide energy for the fallback support function only in certain situations. If the boom 4 is not moved by actuation of the luffing winch 6, the load-bearing cylinder chamber 18 and the area connected to the pressure sensor 28 and hydraulic accumulator 20 are shut off by the check valve 16, so that no energy exchange takes place with the rest of the system. The cylinder pressure prevailing before the last switching of the check valve 16 into the locked position is thus maintained in the closed volume. Only the other consumers 50 are then supplied by the hydraulic pump 14 .

Um bei einem abgesperrten lasttragenden Zylinderraum 18 dennoch eine Rückfallstützenfunktion des Auslegers 4 bei durch externe Kräfte verursachten Minimalbewegungen des Auslegers 4, beispielsweise beim Anheben oder Absetzen von Hublasten, Windstößen etc., zu gewährleisten, ist der Hydraulikspeicher 20 vorgesehen. Diesem wird der erforderliche Hydraulikfluidfluss beim Ausfahren des Rückfallstützenzylinders 12 entnommen bzw. beim Einfahren des Rückfallstützenzylinder 12 hinzugefügt, damit der Rückfallstützenzylinder 12 den Kleinstbewegungen des Auslegers 4 folgen kann. Der Hydraulikspeicher 20 fungiert somit sowohl als Energiequelle als auch als Energiesenke für Mikrobewegungen des Auslegers 4.The hydraulic accumulator 20 is provided in order to ensure a fallback support function of the boom 4 in the event of minimal movements of the boom 4 caused by external forces, for example when lifting or setting down lifting loads, gusts of wind, etc., when the load-bearing cylinder chamber 18 is closed off. The required hydraulic fluid flow is taken from this when the fall-back support cylinder 12 is extended or added when the fall-back support cylinder 12 is retracted, so that the fall-back support cylinder 12 can follow the smallest movements of the boom 4 . The hydraulic accumulator 20 thus acts both as an energy source and as an energy sink for micro-movements of the boom 4.

Bei einer Betätigung der Einziehwinde 6 durch den Bediener zum Zwecke einer aktiven Bewegung des Auslegers 4, wird das Sperrventil 16 geöffnet, d.h. in die Durchlassstellung geschaltet. Beim Senken des Auslegers 4, also einem Ausfahren des Rückfallstützenzylinders 12, kann durch Zuführen von Hydraulikfluid der notwendige Druck im Hydraulikspeicher 20 bzw. im lasttragenden Zylinderraum 18 zur Nachführung des Auslegers 4 aufrechterhalten bzw. eingestellt werden. Hierzu wird auch das Wegeventil 26 in eine Durchlassstellung geschaltet. Beim Heben des Auslegers 4, also beim Einfahren des Rückfallstützenzylinders 12, bleibt dagegen das Wegeventil 26 in der Sperrstellung, sodass Hydraulikfluid aus dem lasttragenden Zylinderraum 18 nun entgegen dem durch das Druckbegrenzungsventil 30 erzeugten Widerstand zum Tank 36 hin abgeführt wird. Durch den einstellbaren Widerstand des Druckbegrenzungsventils 30 kann auch beim Heben des Auslegers 4 eine optimale Nachführung des Rückfallstützenzylinders 12 sichergestellt werden.When the operator actuates the luffing winch 6 for the purpose of an active movement of the boom 4, the shut-off valve 16 is opened, i.e. switched to the open position. When lowering boom 4, ie extending fallback support cylinder 12, the necessary pressure in hydraulic accumulator 20 or in load-bearing cylinder chamber 18 for tracking boom 4 can be maintained or set by supplying hydraulic fluid. For this purpose, the directional control valve 26 is also switched to an open position. When the boom 4 is raised, i.e. when the fallback support cylinder 12 is retracted, the directional control valve 26 remains in the blocked position, so that hydraulic fluid is now discharged from the load-bearing cylinder chamber 18 to the tank 36 against the resistance generated by the pressure relief valve 30. Due to the adjustable resistance of the pressure relief valve 30, an optimal tracking of the fallback support cylinder 12 can also be ensured when the boom 4 is raised.

Somit muss insgesamt nur beim Senken des Auslegers 4 oder in einem ggf. vorgesehenen Montagebetrieb eine Versorgung des Rückfallstützenzylinders 12 durch die Hydraulikpumpe 14 erfolgen. Optional kann vorgesehen sein, dass beim Senken des Auslegers 4 das Sperrventil 16 nicht in die Durchlassstellung geschaltet wird, sondern eine Hydraulikfluidzufuhr über eine Öffnung des Rückschlagventils 24 erfolgt.Thus, the hydraulic pump 14 only has to supply the fallback support cylinder 12 overall when the boom 4 is lowered or in an assembly operation that may be provided. Optionally, it can be provided that when the boom 4 is lowered, the check valve 16 is not switched to the open position, but instead hydraulic fluid is supplied via an opening in the check valve 24 .

Das Rückschlagventil 24 hat u.a. die Funktion, bei einem Betriebsphasenwechsel auftretende Lastwechselreaktionen zu reduzieren, ist aber nicht zwingend notwendig. Im Folgenden wird eine vorteilhafte Betriebsmethode des Hydrauliksystems 10 beim Heben des Auslegers 4 beschrieben. In der Ausgangssituation, in der keine aktive Bewegung des Auslegers 4 erfolgt, befinden sich das Sperrventil 16 und das Wegeventil 26 jeweils in der Sperrstellung, sodass die Hydraulikleitung zwischen diesen Ventilen 16, 26 drucklos ist. Die Leitung zwischen Sperrventil 16 und Rückfallstützenzylinder 12 ist mit dagegen Speicherdruck beaufschlagt. Der Bediener des Arbeitsgeräts 1 möchte nun den Ausleger 4 anheben bzw. steiler stellen und tätigt eine entsprechende Eingabe über eine Eingabeeinheit.The non-return valve 24 has, inter alia, the function of reducing load change reactions which occur when there is a change in the operating phase, but is not absolutely necessary. An advantageous operating method of the hydraulic system 10 when raising the boom 4 is described below. In the initial situation, in which there is no active movement of the boom 4, the blocking valve 16 and the directional control valve 26 are each in the blocking position, so that the hydraulic line between these valves 16, 26 is pressureless. On the other hand, the line between the check valve 16 and the fallback support cylinder 12 is acted upon by accumulator pressure. The operator of the working device 1 now wants to raise the boom 4 or make it steeper and makes a corresponding entry via an input unit.

Die Steuerung schaltet das Wegeventil 26 in die Durchlassstellung (Stellung "Parallel"), wodurch sich der Druck in der Leitung bis zum Sperrventil 16, also der am Rückschlagventil 24 anliegende Druck, erhöht. Überschreitet der durch die Hydraulikpumpe 14 erzeugte Druck den Speicherdruck im abgesperrten Bereich, so öffnet das Rückschlagventil 24 und es wird Druckgleichheit mit dem Hydraulikspeicher 20 hergestellt. Optional kann nach diesem Zeitpunkt das Wegeventil 26 geschlossen werden.The controller switches the directional valve 26 to the open position ("parallel" position), as a result of which the pressure in the line up to the check valve 16, ie the pressure present at the check valve 24, increases. If the pressure generated by the hydraulic pump 14 exceeds the accumulator pressure in the shut-off area, the check valve 24 opens and the pressure in the hydraulic accumulator 20 is equal. Optionally, the directional control valve 26 can be closed after this point in time.

Erst jetzt schaltet die Steuerung das Sperrventil 16 in die Durchlassstellung. Optional kann dieser Schritt jedoch unterbleiben und eine Zuführung von Hydraulikfluid im Bedarfsfall (d.h. bei einem Unterschreiten der mindestzulässigen Zylinderkraft) über das Rückschlagventil 24 erfolgen. Anschließend wird die Einziehwinde 6 betätigt, um den Ausleger 4 anzuheben. Dadurch wird der Rückfallstützenzylinder 12 gegen den Widerstand des Druckbegrenzungsventils 30 eingefahren, sodass eine Nachführung durch den Rückfallstützenzylinder 12 bei entsprechendem Druck im lasttragenden Zylinderraum 18 bzw. bei entsprechender Rückhaltekraft erfolgt.Only now does the controller switch the check valve 16 to the open position. Optionally, however, this step can be omitted and hydraulic fluid can be supplied via the check valve 24 if required (i.e. if the cylinder force falls below the minimum permissible level). Then the luffing winch 6 is actuated to raise the boom 4 . As a result, the fallback support cylinder 12 is retracted against the resistance of the pressure-limiting valve 30, so that the fallback support cylinder 12 follows suit with a corresponding pressure in the load-bearing cylinder chamber 18 or with a corresponding restraining force.

Die Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems 10. Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist das in die Sperrstellung vorgespannte Sperrventil 16 hier hydraulisch schaltbar und am Steuereingang mit dem Ausgang eines hydraulischen Wechselventils 34 verbunden. Das Wechselventil 34 ist an einem Eingang mit dem Ringraum 19 des Rückfallstützenzylinders 12 verbunden, sodass das Sperrventil 16 durch gezielte Druckbeaufschlagung des Ringraums 19 in die Durchlassstellung geschalten werden kann. Dies erfolgt jedoch im normalen Arbeitsbetrieb des Arbeitsgeräts 1 nicht, da ein Einfahren des Rückfallstützenzylinders 12 mechanisch über den Ausleger 4 erfolgt.the figure 3 shows a second embodiment of the hydraulic system 10 according to the invention. Compared to the first embodiment of FIG figure 2 the shut-off valve 16, which is biased into the blocking position, can be switched hydraulically here and is connected to the output of a hydraulic shuttle valve 34 at the control input. The shuttle valve 34 is connected at an input to the annular space 19 of the fallback support cylinder 12 so that the check valve 16 can be switched to the open position by pressurizing the annular space 19 in a targeted manner. However, this does not take place during normal working operation of the implement 1 since retraction of the fallback support cylinder 12 takes place mechanically via the boom 4 .

Der andere Eingang des Wechselventils 34 ist mit einem elektrisch schaltbaren Schaltventil 32 verbunden. Durch Ansteuerung des Schaltventils 32 durch die Steuerung kann das Sperrventil 16 in die Durchlassstellung geschaltet werden. Letzteres weist in der Sperrstellung kein Rückschlagventil auf, sondern das Rückschlagventil 24 ist hier permanent parallel geschaltet. Die Funktionsweise des Hydrauliksystems 10 entspricht jedoch der im Rahmen des ersten Ausführungsbeispiels dargestellten Funktionsweise.The other input of the shuttle valve 34 is connected to an electrically switchable switching valve 32 . The blocking valve 16 can be switched to the open position by the control valve 32 being activated by the controller. The latter has no check valve in the blocking position, but the check valve 24 is permanently connected in parallel here. How the hydraulic system works However, FIG. 10 corresponds to the mode of operation illustrated in the context of the first exemplary embodiment.

Ferner ist im absperrbaren Bereich des Hydrauliksystems 10 ein zusätzliches Druckbegrenzungsventil 22 vorgesehen, welches der Druckabsicherung bei einer Fehlfunktion dient und im Normalbetrieb nicht an der Funktion des Hydrauliksystems bzw. der Rückfallstütze beteiligt ist.Furthermore, an additional pressure-limiting valve 22 is provided in the lockable area of the hydraulic system 10, which serves to protect against pressure in the event of a malfunction and is not involved in the function of the hydraulic system or the fallback support during normal operation.

Insgesamt lassen sich die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems 10 folgendermaßen zusammenfassen:

  • Energiebedarf für die Versorgung der Rückfallstützenfunktion ist nur noch notwendig, wenn der Rückfallstützenzylinder 12 ausgefahren wird. Dies ist im Betrieb des Arbeitsgeräts 1 nur bei "Ausleger senken" der Fall oder in einem ggf. vorgesehenen Montagebetrieb.
  • Minimalbewegungen des Auslegers 4, welche durch Krafteinwirkung von außen auftreten, werden durch den Hydraulikspeicher 20 ausgeglichen, um so eine Rückfallstützenfunktion zu gewährleisten.
Overall, the main advantages of the hydraulic system 10 according to the invention can be summarized as follows:
  • Energy requirement for the supply of the fallback support function is only necessary when the fallback support cylinder 12 is extended. This is the case when operating the working device 1 only when "lowering the boom" or in an assembly operation that may be provided.
  • Minimal movements of the boom 4, which occur due to external forces, are compensated for by the hydraulic accumulator 20 in order to ensure a fallback support function.

Bezugszeichenliste:Reference list:

11
Arbeitsgerätimplement
22
Unterwagen mit FahrwerkUndercarriage with chassis
33
Oberwagensuperstructure
44
Auslegerboom
55
Einziehseilpulling rope
66
Stellvorrichtung (Einziehwinde)adjusting device (retracting winch)
77
Lastaufnahmemittel (Lasthaken)Load handling device (load hook)
88th
Hubseilhoist rope
99
Hubwindehoist winch
1010
Hydrauliksystemhydraulic system
1212
Rückfallstützenzylinderfallback prop cylinder
1414
Hydraulikpumpehydraulic pump
1515
Motorengine
1616
Sperrventilcheck valve
1818
Lasttragender ZylinderraumLoad bearing cylinder space
1919
Nicht lasttragender ZylinderraumNon-load bearing cylinder space
2020
Hydraulikspeicherhydraulic accumulator
2222
Druckbegrenzungsventilpressure relief valve
2424
Rückschlagventilcheck valve
2626
Ventil (Wegeventil)valve
2828
Drucksensorpressure sensor
3030
Druckbegrenzungsventilpressure relief valve
3232
Schaltventilswitching valve
3434
Wechselventilshuttle valve
3636
Tanktank
5050
Verbraucherconsumer
MM
Lastmomentload moment

Claims (15)

Hydrauliksystem (10) zum Betrieb einer hydraulischen Rückfallstütze eines Arbeitsgeräts (1), umfassend mindestens einen hydraulischen Rückfallstützenzylinder (12) zur Nachführung und Begrenzung von Bewegungen eines Auslegers (4) des Arbeitsgeräts (1) sowie eine Hydraulikpumpe (14), mittels welcher der Rückfallstützenzylinder (12) sowie mindestens ein weiterer Verbraucher (50) mit Hydraulikfluid versorgbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen Hydraulikpumpe (14) und Rückfallstützenzylinder (12) ein Sperrventil (16) mit einer Sperr- und einer Durchlassstellung geschaltet ist, mittels welchem ein lasttragender Zylinderraum (18) des Rückfallstützenzylinders (12) absperrbar ist, und dass zwischen Sperrventil (16) und Rückfallstützenzylinder (12) ein mit dem lasttragenden Zylinderraum (18) verbundener Hydraulikspeicher (20) vorgesehen ist.
Hydraulic system (10) for operating a hydraulic fallback support of a working implement (1), comprising at least one hydraulic fallback support cylinder (12) for tracking and limiting movements of a boom (4) of the working implement (1) and a hydraulic pump (14) by means of which the fallback support cylinder (12) and at least one other consumer (50) can be supplied with hydraulic fluid,
characterized,
that between the hydraulic pump (14) and the fallback support cylinder (12) there is a blocking valve (16) with a blocking and an open position, by means of which a load-bearing cylinder chamber (18) of the fallback support cylinder (12) can be shut off, and that between the blocking valve (16) and A fallback support cylinder (12) is provided with a hydraulic accumulator (20) connected to the load-bearing cylinder chamber (18).
Hydrauliksystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Rückfallstützenzylinder (12) mit je einem Sperrventil (16) und je einem Hydraulikspeicher (20) vorgesehen sind, welche gemeinsam von der Hydraulikpumpe (14) mit Hydraulikfluid versorgbar sind.Hydraulic system (10) according to Claim 1, characterized in that at least two fallback support cylinders (12) are provided, each with a check valve (16) and a hydraulic accumulator (20) which can be supplied with hydraulic fluid jointly by the hydraulic pump (14). Hydrauliksystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Sperrventil (16) und Rückfallstützenzylinder (12) ein Druckbegrenzungsventil (22) vorgesehen ist.Hydraulic system (10) according to Claim 1 or 2, characterized in that a pressure-limiting valve (22) is provided between the check valve (16) and the fallback support cylinder (12). Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil (24) vorgesehen ist, welches den durch das Sperrventil (16) absperrbaren Bereich des Hydrauliksystems (10) in Richtung der Hydraulikpumpe (14) absperrt, wobei das Rückschlagventil (24) parallel zum Sperrventil (16) geschaltet ist oder nur in der Sperrstellung des Sperrventils (16) beaufschlagt wird.Hydraulic system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a non-return valve (24) is provided, which shuts off the area of the hydraulic system (10) which can be shut off by the shut-off valve (16) in the direction of the hydraulic pump (14), the non-return valve ( 24) is connected in parallel to the shut-off valve (16) or is only acted upon in the shut-off position of the shut-off valve (16). Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Sperrventil (16) und Hydraulikpumpe (14) ein weiteres Ventil (26), insbesondere Wegeventil, angeordnet ist, welches vorzugsweise elektrisch schaltbar ist.Hydraulic system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that between the check valve (16) and the hydraulic pump (14) there is a further valve (26), in particular a directional control valve, which is preferably electrically switchable. Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Last des Rückfallstützenzylinders (12) mittels einer Lastmesseinrichtung erfassbar ist, welche vorzugsweise einen zwischen Sperrventil (16) und Rückfallstützenzylinder (12) angeordneten Drucksensor (28) umfasst.Hydraulic system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the load of the fallback support cylinder (12) can be detected by means of a load measuring device which preferably comprises a pressure sensor (28) arranged between the check valve (16) and the fallback support cylinder (12). Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckstelleinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher Druck und Fördermenge zum und vom Rückfallstützenzylinder (12) einstellbar und vorzugsweise abhängig von einer erfassten Last des Rückfallstützenzylinders (12) regelbar sind.Hydraulic system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure control device is provided, by means of which the pressure and flow rate to and from the fallback support cylinder (12) can be adjusted and preferably regulated as a function of a detected load of the fallback support cylinder (12). Hydrauliksystem (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstelleinrichtung eine Rekuperationsvorrichtung am/im Rückfallstützenzylinder (12), mindestens ein zwischen Sperrventil (16) und Hydraulikpumpe (14) angeordnetes Druckbegrenzungsventil (30), eine Load-Sensing-Anordnung und/oder ein Mittel zum Ansteuern eines Ventils (26) nach Anspruch 5 umfasst.Hydraulic system (10) according to Claim 7, characterized in that the pressure adjustment device comprises a recuperation device on/in the fallback support cylinder (12), at least one pressure-limiting valve (30) arranged between the check valve (16) and the hydraulic pump (14), a load-sensing arrangement and/or or a means for driving a valve (26) according to claim 5. Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (16) mittels eines insbesondere elektrisch steuerbaren Schaltventils (32) hydraulisch steuerbar ist.Hydraulic system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the shut-off valve (16) can be controlled hydraulically by means of an in particular electrically controllable switching valve (32). Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (16) hydraulisch steuerbar ist und einen Steueranschluss aufweist, der mit dem Ausgang eines hydraulischen Wechselventils (34) verbunden ist, wobei vorzugsweise ein Eingang des Wechselventils (34) mit einem nicht lasttragenden Zylinderraum (19) des Rückfallstützenzylinders (12) und der andere Eingang mit einem insbesondere elektrisch steuerbaren Schaltventil (32) verbunden ist.Hydraulic system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the check valve (16) can be controlled hydraulically and has a control connection which is connected to the outlet of a hydraulic shuttle valve (34), an inlet of the shuttle valve (34) preferably being connected to a non-load-bearing cylinder space (19) of the fallback support cylinder (12) and the other input is connected to an in particular electrically controllable switching valve (32). Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikspeicher (20) ausgelegt ist, bei einem durch das Sperrventil (16) abgesperrten lasttragenden Zylinderraum (18) durch Entnahme und Abgabe von Hydraulikfluid geringfügige Bewegungen des Rückfallstützenzylinders (12) zu kompensieren.Hydraulic system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic accumulator (20) is designed, when the load-bearing cylinder chamber (18) is shut off by the check valve (16), by removing and releasing hydraulic fluid, slight movements of the fallback support cylinder (12). compensate. Arbeitsgerät (1), insbesondere fahrbarer Kran oder Seilbagger, umfassend einen schwenkbaren Ausleger (4), eine Stellvorrichtung (6) zum Verstellen des Auslegers (4), mindestens einen mit dem Ausleger verbundenen und dessen Bewegungen folgenden Rückfallstützenzylinder (12) sowie ein Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Working device (1), in particular a mobile crane or cable excavator, comprising a pivotable boom (4), an adjusting device (6) for adjusting the boom (4), at least one fallback support cylinder (12) connected to the boom and following its movements, and a hydraulic system ( 10) according to any one of the preceding claims. Arbeitsgerät (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Sperrventil (16) in der Sperrstellung befindet, wenn der Ausleger (4) nicht mittels der Stellvorrichtung (6) aktiv bewegt wird.Working device (1) according to Claim 12, characterized in that the shut-off valve (16) is in the shut-off position when the boom (4) is not being actively moved by means of the adjusting device (6). Arbeitsgerät (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, mittels welcher das Sperrventil (16) und vorzugsweise die Stellvorrichtung (6) mittelbar oder unmittelbar steuerbar ist und welche eingerichtet ist, bei Betätigung der Stellvorrichtung (6) das Sperrventil (16) in die Durchlassstellung zu schalten.Working device (1) according to Claim 12 or 13, characterized in that a controller is provided, by means of which the check valve (16) and preferably the adjusting device (6) can be controlled directly or indirectly and which is set up, when the adjusting device (6) is actuated switch the check valve (16) to the open position. Arbeitsgerät (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (26) nach Anspruch 5 sowie pro Rückfallstützenzylinder (12) ein Rückschlagventil (24) nach Anspruch 4 vorgesehen sind, wobei die Steuerung eingerichtet ist, von einer Eingabeeinheit ein Signal zur Betätigung der Stellvorrichtung (6) zum Zwecke einer Bewegung des Auslegers (4) zu empfangen, daraufhin das Ventil (26) in eine Durchgangsstellung zu schalten und das Sperrventil (16) in der Sperrstellung zu belassen, nach Öffnung des Rückschlagventils (24) das Sperrventil (16) in die Durchlassstellung zu schalten und anschließend die Stellvorrichtung (6) zu betätigen.Implement (1) according to Claim 14, characterized in that a valve (26) according to Claim 5 and a non-return valve (24) according to Claim 4 are provided for each fallback support cylinder (12), the controller being set up to receive a signal from an input unit for actuation of the adjusting device (6) for the purpose of moving the boom (4), then switching the valve (26) to a through position and leaving the check valve (16) in the locked position, after opening the check valve (24) the check valve ( 16) to the open position and then to actuate the adjusting device (6).
EP21178555.5A 2020-07-21 2021-06-09 Hydraulic system for a fallback support and tool Pending EP3943440A1 (en)

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