NL8901572A

NL8901572A - HOSE BREAKAGE PROTECTION SYSTEM.

Info

Publication number: NL8901572A
Application number: NL8901572A
Authority: NL
Original assignee: Johannes Nijhuis
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1991-01-16
Also published as: EP0404271A1; EP0404271B1; ATE97972T1; DE69004866T2; DE69004866D1

Abstract

Hose breakage safety system, which serves to prevent an accidental movement from occurring when there is a sudden loss of pressure in a hydraulic system of a lifting device or lifting apparatus. The safety system comprises an electric non-return valve and a pressure sensor which is placed near the other end of a hose or part susceptible to breaking through which the oil of the lifting arm (2) or lever is decharged. The pressure sensor (9) emits an electrical signal which is proportional to the measured pressure and the signal emitted by the pressure sensor (9) is compared with signal emitted in the earlier instance through the electrical non-return valve (4) by means of an electronic circuit. Also a method for checking a breakage which has occurred or a breakage which going to occur in a hose is claimed.

Description

SlangbreukbeveiligingssysteemHose rupture protection system

De uitvinding heeft betrekking op een slangbreukbeveiligingssysteem, die dient om te voorkomen, dat er zich een ongewilde beweging voordoet bij het plotseling wegvallen van de druk in een hydraulisch systeem van een hefinrichting of hefwerktuig, welk beveiligingssysteem omvat een electrische terugslagklep, en op een werkwijze voor het controleren van een opgetreden breuk of een op te treden breuk in een slang of een breukgevoelig deel van een hefinrichting of hefwerktuig.The invention relates to a hose rupture protection system, which serves to prevent an unintentional movement occurring when the pressure suddenly drops in a hydraulic system of a lifting device or hoist, which protection system comprises an electric non-return valve, and a method for checking a fracture that has occurred or a fracture to occur in a hose or a fracture-sensitive part of a lifting device or hoist.

Algemeen bekend is het gebruik van een slangbreukbeveiliging bij grondverzetmachines. Deze bekende systemen bestaan bijvoorbeeld uit een klep waarbij een kogeltje tegen de druk van een slappe veer is geplaatst; zodra de druk te hoog wordt, doordat de slang is gebroken, zal de olie vrijelijk kunnen uitstromen en slaat de klep dicht. Een aantal andere systemen werken ook met behulp van het groter worden van de uitstroomsnelheid van de olie uit de cilinder, nadat er slangbreuk is opgetreden. Een bezwaar van deze bekende systemen is, dat een dergelijke kraan nooit erg snel kan werken, daar de doorstroomsnelheid van de olie door de terugslagklep nooit maximaal kan zijn. Een ander bezwaar is dat indien met een te grote snelheid wordt gewerkt het klepje spontaan in werking kan treden en daardoor de machine in zijn werking zal blokkeren, waardoor het werk stagneert.It is generally known to use a hose rupture protection with earth-moving machines. These known systems consist, for example, of a valve in which a ball is placed against the pressure of a soft spring; as soon as the pressure becomes too high, because the hose is broken, the oil will be able to flow freely and the valve will close. A number of other systems also operate by increasing the outflow rate of the oil from the cylinder after hose breakage has occurred. A drawback of these known systems is that such a tap can never work very fast, since the flow rate of the oil through the non-return valve can never be maximum. Another drawback is that if the working speed is too great, the valve can start spontaneously and thereby block the machine from functioning, causing the work to stagnate.

Het oogmerk van de uitvinding is een slangbreukbeveiligingssysteem waarbij, indien er een breuk optreedt in een slang, automatisch en bijna direct de hefarm zal doen blokkeren, zodat deze in de stand blijft staan die slechts weinig afwijkt van de stand waarbij de breuk optrad en waarbij het doen dalen van de hefarm, indien het hydraulisch systeem in orde is, met maximale snelheid kan gedaan worden.The object of the invention is a hose rupture protection system in which, if a rupture occurs in a hose, it will automatically and almost immediately block the lifting arm, so that it remains in the position that differs only slightly from the position in which the fracture occurred and in which the lowering the lifting arm, if the hydraulic system is in order, can be done at maximum speed.

Dit wordt bereikt met een slangbreukbeveiligings-systeem doordat nabij het andere uiteinde van een slang of breukge-voelig deel, waardoor de olie van de hefarm of hefboom wordt afgevoerd een druksensor is geplaatst, welke druksensor een electrisch signaal afgeeft, welke signaal evenredig is met de gemeten druk en het door de druksensor afgegeven elec-trische signaal wordt vergeleken met het in eerdere instantie afgegeven signaal aan de electrische terugslagklep of een ander gewenste signaal, met behulp van een electronische schakeling. Bij voorkeur wordt een druksensor toegepast, die een werkbereik heeft van 10 - 50 bar en die kan worden belast tot een druk van tenminste 400 bar, opdat de drukstoten goed opgevangen kunnen worden.This is achieved with a hose rupture protection system in that a pressure sensor is placed near the other end of a hose or fracture-sensitive part through which the oil is drained from the lever arm or lever, which pressure sensor gives an electrical signal, which signal is proportional to the measured pressure and the electrical signal delivered by the pressure sensor is compared with the signal previously delivered to the electric check valve or other desired signal, using an electronic circuit. A pressure sensor is preferably used which has a working range of 10 - 50 bar and which can be loaded up to a pressure of at least 400 bar, so that the pressure pulses can be absorbed properly.

Gebleken is dat een slangbreukbeveiligingssysteem volgens de uitvinding uitermate geschikt is om te worden toegepast bij grondverzetmachines en vooral bij die machines die met een enkele cilinder werken. Hierdoor kan men met een dergelijke machine voorzien van het beveiligings-systeem volgens de uitvinding, de hijsarm of boom zeer langzaam laten zakken, omdat tijdens de neergaande beweging van de boom de electrische terugslagklep geheel open staat en de neergaande beweging bepaald wordt door het hoofdventiel, hetgeen zeer belangrijk kan zijn bij het gebruik van de machine voor het zeer nauwkeurig plaatsen van onderdelen in bijvoorbeeld de bouw.It has been found that a hose rupture protection system according to the invention is extremely suitable for use in earth-moving machines and in particular in those machines that work with a single cylinder. As a result, with such a machine provided with the safety system according to the invention, the hoisting arm or boom can be lowered very slowly, because during the downward movement of the boom the electric non-return valve is fully open and the downward movement is determined by the main valve, which can be very important when using the machine for the very accurate placement of parts in, for example, construction.

Dit is tot op heden niet mogelijk met machines voorzien van een tot dusver bekende slangbreukbeveiligings-systemen, daar bij een dergelijk systeem altijd de doorstroming door de terugslagklep begrensd wordt, zowel door een minimale als een maximale doorstroming en aldus de valsnelheid van de boom wordt bepaald door de snelheid van doorstroming door de terugslagklep. Ook is gebleken dat een dergelijke slangbreukbeveiligings-systeem zeer geschikt is voor alle inrichtingen, die met een enkele cilinder zijn uitgevoerd, zoals brandweerladders, kiepwagens enz..This has hitherto not been possible with machines provided with hitherto known hose rupture protection systems, since in such a system the flow through the non-return valve is always limited, both by a minimum and a maximum flow and thus the fall speed of the boom is determined by the speed of flow through the non-return valve. It has also been found that such a hose rupture protection system is very suitable for all devices, which are equipped with a single cylinder, such as fire ladders, dump trucks, etc.

De werkwijze voor het controleren van een opgetreden breuk of een op te treden breuk in een slang of een breukgevoelig deel van een hefinrichting of hefwerktuig wordt gekenmerkt doordat zodra de hefinrichting in werking wordt gesteld, eerst een electrische puls naar de electrische klep wordt gestuurd die de klep gedurende een bepaalde korte tijd zal openen en dat min of meer tegelijkertijd de druksensor gedurende een van te voren bepaalde tijd een drukmeting zal verrichten, welke drukmeting door de druksensor wordt omgezet in een electrische puls waarvan de grootte een maat is voor de gemeten druk, waarna de electrische klep wordt geopend indien de electrische puls afkomstig van de druksensor binnen van te voren gestelde grenzen overeenkomt met het in eerste instantie afgegeven signaal aan de electrische terugslagklep of een van te voren bepaalde electrische puls en dat na het openen van de elektrische klep het signaal afkomstig van de druksensor continu wordt vergeleken met een gewenst signaal en de klep gesloten wordt zodra het signaal van de druksensor meer afwijkt van het gewenst signaal dan van te voren gestelde grenzen.The method for checking a fracture that has occurred or a fracture to occur in a hose or a fracture-sensitive part of a lifting device or hoist is characterized in that as soon as the lifting device is activated, an electric pulse is first sent to the electric valve. valve will open for a certain short period of time and that more or less simultaneously the pressure sensor will take a pressure measurement for a predetermined time, which pressure measurement is converted by the pressure sensor into an electric pulse the size of which is a measure of the measured pressure, after which the electric valve is opened if the electric pulse from the pressure sensor within predetermined limits corresponds to the signal initially supplied to the electric check valve or a predetermined electric pulse and that after opening the electric valve signal from the pressure sensor is continuously compared with a wish t signal and the valve is closed as soon as the signal from the pressure sensor deviates more from the desired signal than from the preset limits.

In de praktijk is gebleken, dat grondverzetwerktuigen voorzien van een slangbreuk beveiliging volgens de uitvinding, bij het plotseling breken van een slang tijdens de neergaande beweging van de hefarm, deze slechts een kleine val nog maken na het breken van de slang. Deze val is veel kleiner dan machines voorzien van tot nu toe bekende slangbreukbe-veiligings-systemen.It has been found in practice that earthmoving equipment provided with a hose rupture protection according to the invention, when a hose breaks suddenly during the downward movement of the lifting arm, they only make a small fall after the hose breaks. This trap is much smaller than machines equipped with hitherto known hose rupture protection systems.

Aan de hand van de tekening zal de uitvinding nader worden verklaard. In de tekening toont:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In the drawing shows:

Figuur 1 schematisch een deel van het hydraulisch systeem voorzien van een slangbreukbeveiligings-systeem volgens de uitvinding tijdens het heffen;Figure 1 schematically shows a part of the hydraulic system provided with a hose rupture protection system according to the invention during lifting;

Figuur 2 hetzelfde schematische deel uit figuur 1 nu met de hendel in de neutrale stand;Figure 2 shows the same schematic part from figure 1 now with the handle in neutral position;

Figuur 3 hetzelfde deel uit figuur 1 tijdens het zakken van de hefarm;Figure 3 shows the same part of figure 1 during the lowering of the lifting arm;

Figuur 4 hetzelfde deel als in de figuren 1, 2 en 3 nu indien breuk is opgetreden in de slang;Figure 4 the same part as in Figures 1, 2 and 3 now if breakage has occurred in the hose;

Figuur 5 schematisch een aanzicht van een multifunctionele machine, voorzien van verschillende slangbreukbeveili-gings-systemen.Figure 5 schematically shows a view of a multifunctional machine, provided with various hose rupture protection systems.

Figuren 1, 2, 3 en 4 tonen schematisch een deel van het hydraulisch systeem van een multifunctionele machine, dat bijvoorbeeld een hydraulische graafmachine of een wiellader zou kunnen zijn, die naast graafwerkzaamheden ook hijswerk zou kunnen uitvoeren en dan voorzien dient te zijn van een slangbreuk-beveiligings-systeem. Bij dergelijke machines die meerdere soorten werkzaamheden kunnen verrichten is het vooral van belang om voorzien te zijn van een goed en snel werkend slangbreuk-beveiligings-systeem.Figures 1, 2, 3 and 4 schematically show a part of the hydraulic system of a multifunctional machine, which could for instance be a hydraulic excavator or a wheel loader, which could also perform lifting work in addition to excavation work and which should then be provided with a hose breakage -security system. With such machines that can perform multiple types of work, it is especially important to be equipped with a good and fast-acting hose rupture protection system.

De figuren 1, 2, 3 en 4 tonen een cilinder 1 van een hefarm 2 van bijvoorbeeld een graafmachine. Nabij de instroomope-ning 3 van de cilinder 1 is een electrische terugslagklep 4 aangebracht.Figures 1, 2, 3 and 4 show a cylinder 1 of a lifting arm 2 of, for example, an excavator. An electric non-return valve 4 is arranged near the inflow opening 3 of the cylinder 1.

De olie loopt via een slang 5 via de terugslagklep 4 naar de cilinder 1. De olie toe- en afvoer wordt geregeld door een bedieningsventiel 6 met behulp van een bedieningshendel 7. Deze bedieningshendel 7 schakelt een mechanische schakelaar 8, afhankelijk van de stand van de hendel aan en uit. Nabij de instroomopening van de slang 5 op het bedieningsventiel 6 is een electrische druksensor 9 geplaatst.The oil flows through a hose 5 via the non-return valve 4 to the cylinder 1. The oil supply and discharge is controlled by a control valve 6 using a control lever 7. This control lever 7 switches a mechanical switch 8, depending on the position of the lever on and off. An electric pressure sensor 9 is placed near the inflow opening of the hose 5 on the operating valve 6.

Een besturingsunit 10, voorzien van de gewenste electronica zorgt voor de juiste werking van het slangbreukbeveiligings-systeem.A control unit 10, provided with the desired electronics, ensures the correct operation of the hose rupture protection system.

Figuur 1 toont de werking van het systeem wanneer de arm of boom wordt geheven. Bij het heffen is de schakelaar 8 niet geactiveerd, dus is de slangbreukbeveiliging bewaking niet in werking. Wel is de machine automatisch beveiligd tegen breuk van de slang, doordat bij het niet meer doorkomen van de druk bij de ingaande poort of instroomopening van de cilinder 1 de terugslagklep 4 automatisch dicht valt en er r.'" geen olie meer uit en dus ook niet meer terug kan stromen.Figure 1 shows the operation of the system when the arm or boom is raised. When lifting, switch 8 is not activated, so the hose rupture protection monitoring is not activated. However, the machine is automatically protected against breakage of the hose, because when the pressure at the inlet port or inlet opening of the cylinder 1 no longer comes through, the non-return valve 4 automatically closes and r no more oil comes out and therefore also can no longer flow back.

De hefarm, boom of mast 2 zal dus automatisch blijven staan.The lifting arm, boom or mast 2 will therefore remain automatically.

In figuur 2 is de neutrale stand weergegeven. In de stand is ook het slangbreukbeveiligings-systeem niet in werking. De terugslagklep 4 is in deze stand gesloten en bij breuk van de slang zal er niets kunnen gebeuren.The neutral position is shown in figure 2. The hose rupture protection system is not in operation in the position. The non-return valve 4 is closed in this position and nothing can happen if the hose breaks.

In figuur 3 is weergegeven wat er gebeurd indien men de hefarm 2 naar beneden laat zakken. Bij het zakken dient de terugslagklep 4 open gehouden te worden. Om echter de terugslagklep te kunnen openen en open te kunnen houden, dienen aan een aantal voorwaarden te zijn voldaan. De bedienings-hendel 7 dient in de stand te worden geplaatst voor het dalen van de mast 2. Hierdoor zal de schakelaar 8 worden ingedrukt en de besturingsunit 10 zal hierdoor spanning krijgen en direct hierop een korte afgepaste electrische puls afgeven, waardoor de terugslagklep 4 gedurende de korte pulstijd geopend wordt; hierdoor zal de slang op druk komen en aan de andere zijde van de slang 5, zal de druksensor 9 een drukgolf waarnemen. Deze druksensor 9 zal de gemeten druk omzetten in een electrisch signaal, die naar de besturingsunit 10 wordt gezonden. Deze vergelijkt de ontvangen electrische puls met de uitgaande puls en is deze binnen een van te voren vastgestelde limiet in overeenstemming hiermee, dan wil dit zeggen dat de slang in goede staat is. De besturingsunit 10 zal nu de klep 4 open zetten en deze klep 4 blijft open zolang er druk wordt gemeten door de druksensor 9.Figure 3 shows what happens if the lifting arm 2 is lowered. The check valve 4 must be kept open when lowering. However, in order to open and keep the check valve open, a number of conditions must be met. The operating handle 7 must be placed in the position for lowering the mast 2. This will cause the switch 8 to be pressed and the control unit 10 to be energized by this and to deliver a short measured electric pulse directly on it, causing the non-return valve 4 to the short pulse time is opened; this will pressurize the hose and on the other side of the hose 5, the pressure sensor 9 will detect a pressure wave. This pressure sensor 9 will convert the measured pressure into an electrical signal, which is sent to the control unit 10. This compares the received electric pulse with the outgoing pulse and if it is in accordance with a predetermined limit, this means that the hose is in good condition. The control unit 10 will now open the valve 4 and this valve 4 will remain open as long as pressure is measured by the pressure sensor 9.

Figuur 4 toont de situatie, dat de slang 5 gebroken is. Nu zal er geen drukmeting door de druksensor 9 worden gemeten en dus geen electrische puls afgegeven worden aan de besturingsunit 10. De klep 4 zal nu gesloten blijven en de hefarm zal niet omlaag gebracht kunnen worden.Figure 4 shows the situation that the hose 5 is broken. Now, no pressure measurement will be measured by the pressure sensor 9 and thus no electric pulse will be delivered to the control unit 10. The valve 4 will now remain closed and the lifting arm cannot be lowered.

Figuur 5 toont een aantal proeven die zijn verricht met een machine steeds voorzien van een van een aantal algemeen bekende slangbreukbeveiligingssystemen. Gebleken is dat zodra breuk werd gesimuleerd zonder dat de bedienende persoon hiermee op de hoogte was de hefarm altijd een behoorlijke val maakte. De machine voorzien van het onderhavige slang-breukbeveiligings-systeem bleek echter het beste resultaat te geven. De hefarm bleek wel een kleine val uit de stand te geven waar de breuk (van stand A, de beginstand voor elle proeven, naar B) optrad maar dit was slechts een klein gedeelte van de geheel mogelijke vallengte. Een bijkomend voordeel van het onderhavige slangbreukbeveiligings-systeem is, dat bij normaal gebruik, dus wanneer geen breuk is opgetreden in de slang, dat de hefarm of hefboom 2 met vrijwel de maximaal mogelijke snelheid van de bovenste stand naar beneden kan worden gebracht.Figure 5 shows a number of tests that have been carried out with a machine always equipped with one of a number of well-known hose rupture protection systems. It has been found that as soon as fracture was simulated without the operator being aware of it, the lift arm always made a significant fall. However, the machine equipped with the present hose rupture protection system turned out to give the best result. The lifting arm was found to give a small fall from the position where the fracture (from position A, the initial position for all tests, to B) occurred, but this was only a small part of the whole possible fall length. An additional advantage of the present hose rupture protection system is that in normal use, i.e. when no rupture has occurred in the hose, the lever arm or lever 2 can be lowered from the upper position at almost the maximum possible speed.

Ook zijn machines, die uitgerust zijn met een slangbreukbeveiligings-systeem volgens de uitvinding, voorzien van een schakelaar waarmee het beveiligingssysteem kan worden afgezet. Dit is vooral van belang om bijvoorbeeld een grond-verzetmachines te kunnen gebruiken als graafmachine, waarbij de boom uiteraard geen neergaande beweging behoeft te maken.Machines equipped with a hose rupture protection system according to the invention are also provided with a switch with which the protection system can be turned off. This is particularly important, for example, to be able to use earth-moving machines as an excavator, whereby the boom does not of course have to make a downward movement.

Claims

Hose rupture protection system, which serves to prevent accidental movement in the event of sudden pressure drop in a hydraulic system of a lifting device or hoist, the safety system comprising an electric non-return valve, characterized in that close to the other end of a hose or fracture-sensitive part, through which the oil is drained from the lever arm or lever, a pressure sensor is placed, which pressure sensor gives an electrical signal which is proportional to the measured pressure and the signal delivered by the pressure sensor is compared with the signal given in earlier Instance delivered signal to the electric check valve or other desired signal, using an electronic circuit.

Hose rupture protection system according to claim 1, characterized in that the pressure sensor has a working range of 10 - 50 bar and can be loaded up to a pressure of at least 400 bar.

3. Method for checking a fracture that has occurred or a fracture to occur in a hose or a fracture-sensitive part of a lifting device or hoist, characterized in that, as soon as the lifting device is actuated, an electric pulse is first sent to the electric valve is controlled that will open the valve for a certain short period of time and that more or less simultaneously the pressure sensor will take a pressure measurement for a predetermined time, which pressure measurement is converted by the pressure sensor into an electric pulse of which the size is a measure for the measured pressure, after which the electric valve is opened if the electric pulse from the pressure sensor within predetermined limits corresponds to a predetermined electric pulse height and that after opening the electric valve the signal from the pressure sensor is continuously is compared to a desired signal and the valve is closed as soon as the signal from the pressure sensor comes along r deviates from the desired signal other than preset limits.