CN100370151C - 阀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有至少两个阀模块(2，4，5)的阀装置(1)，各阀模块都具有阀元件，阀元件的位置可通过执行机构(13，13a，13b)而改变，并为其分配了位置传感器(19，19a，19b)，在阀模块(2，4，5)上连接了通过其可将控制信号传送给阀模块(2，4，5)的线路装置(24)。本发明可提高这种阀模块的安全性。为此，在各阀模块(2-5)中为执行机构(13)设置了控制装置(22，22a，22b)，其与位置传感器(19，19a，19b)相连并可评估相关阀模块(2-5)的控制信号，至少第一阀模块(5)的控制装置(22b)还可评估另一或第二阀模块(4)的控制信号，该控制装置(22b)接收来自第二阀模块(4)的位置传感器(19a)的信号。

Description

阀装置
技术领域
本发明涉及带有至少两个阀模块的阀装置，其中各阀模块都具有可通过执行机构来改变位置的阀元件，并为其配置了位置传感器，在阀模块上连接了通过其可将控制信号传递给阀模块的线路装置。
背景技术
从WO 2004/055387 A1中可知晓这种阀装置。
可执行液压功能的机器和设备通常与数个耗用装置相连，各消用装置都通过控制阀来控制。例如，反铲挖土机具有数个液压缸和旋转电动机，其中各液压缸用于提起吊臂的不同部分，而利用旋转电动机可使上支架相对于下支架转动，如果需要的话还可具备其它液压功能，用于促动设于吊臂端部处的抓斗或凿具。在其它具有液压功能的设备如工作平台、拖拉机或农机等中也存在类似的情形。
在这一方面，各个控制阀都设在阀模块中。阀模块组合在阀组或电池状单元中。通过高压连接线路来为这种阀组供应高压液压流体。之后，根据各个单独控制阀中的阀元件的位置，液压流体在或多或少的大体积流量或在或多或少的高压力下从高压连接线路传递至出口。例如，控制阀可以是比例阀，其允许根据阀元件的位置而使预定体积流量的液压流体流向工作连接线路和耗用装置。
执行液压功能的工作设备和机器包含有潜在的风险。因此需要相对较高的安全标准。最重要的是在发生故障时需要避免人员受伤。
例如，在阀元件没有按控制信号所规定的方式移动时就会发生故障。这当然可以通过位置传感器来直接控制。但是在某些情况下，这种控制也有可能失效。
发明内容
本发明的任务是提供一种具有较高安全等级的阀装置。
采用引言部分所提及的阀装置就可完成这一任务。根据本发明提供了一种阀装置，其带有至少两个均具有阀元件的阀模块，阀元件的位置通过执行机构来改变并为阀元件分配了位置传感器，在阀模块上连接有线路装置，通过该线路装置来将控制信号传送给阀模块，其特征在于，在各阀模块中为执行机构设置了控制装置，该控制装置与位置传感器相连并能评估相关阀模块的控制信号，至少第一阀模块的控制装置还能评估来自另一第二阀模块的控制信号和接收来自第二阀模块的位置传感器的信号。
对于这一实施例，从某种意义上来说，各阀模块都具有其自身的“智能”，也就是说，控制装置可以使阀元件移动到所需位置的方式来促动该执行机构。通过这个阀模块的位置传感器，就可以确定这个位置。这样，在阀模块中已经可得到控制可能性，如果阀元件已经到达所需位置，那么可在第一安全步骤中对其进行控制。然而如上所述，理论上这种控制还是有可能失效。因此，增加了涉及另一阀模块的附加控制的可能性。为了能够在这两个阀模块之间进行区分，将其称为“第一阀模块”和“第二阀模块”。当需要控制第二阀模块中的阀元件的位置时，将相应的控制信号还传送给第一阀模块。这样，第一阀模块“知道”第二阀模块的阀元件应该处于什么位置。另外，第一阀模块也接收到第二阀模块的位置传感器的信号，这样，如果阀元件处于正确的位置，第一阀模块可单独进行控制。只有当这两对信息相互一致时，才可认为第二阀模块的工作没有故障。
在第一阀模块的控制装置和第二阀模块的位置传感器之间优选设有专用线路。这样，这种线路只是传送位置传感器的信号，而不传送其它数据如位置信号等。因此，可以很高程度的可靠性认为通过这种硬件线路所到达的信号未受到干扰。
这种线路优选是模拟线路。这样，这种线路可传送位置传感器的模拟信号。这样还可保证当将模拟的位置传感器信息转换成数字信号时，故障将得以确认。
第一阀模块和第二阀模块优选定位成彼此相邻。例如，当将这两个阀模块组合到阀组中时，它们将相互承靠住。
这可使诸如从位置传感器到控制装置的线路较短。在这里发生故障的可能性很小。
考虑到第一阀模块的控制装置和第二阀模块的位置传感器之间的连接，优选将阀模块设置成环形结构。这样，第一阀模块可接收来自第二阀模块的位置传感器的信号。第二阀模块接收来自第三阀模块的位置传感器的信号，等等。最后一个阀模块接收来自第一阀模块的位置传感器的信号。这样就可以简单的方式来保证对所有阀模块进行监测。
第一阀模块的控制装置优选以与第二阀模块的位置传感器的信号相同的方式来评估第一阀模块的位置传感器的信号。首先，这节省了在制造和检测阀装置期间的某些工作。不需要进行两次例行研制和检测，一次即可。另外，可以保证检测本身不会引起其它故障。
第二阀模块的控制装置优选基于第二阀模块的位置传感器的信号来评估第二阀模块的阀元件的位置，并将其报告给第一阀模块的控制装置。这样，第一阀模块的控制装置接收到三个信号即偏移信号，也就是理论值以及两个实际值。只有当这三个值相互一致时，才可认为是无故障状态。
线路装置优选具有总线尤其是CAN-总线的形式。利用总线便可在不需要额外布线成本的条件下到达多个阀模块。
另外，优选额外地为阀模块设置截流阀。利用这种截流阀就可使整个阀装置切换到安全状态，从而在失效的情况下也不会发生不受控制的功能或运动。
附图说明
在下文中将结合附图并基于优选实施例来介绍本发明。
图1是阀装置的示意图。
图2显示了相应的安全概念。
具体实施方式
阀装置1具有高压连接线路P、低压连接线路T、若干控制阀模块2-5和安全阀6。各阀模块2-5都具有两条与液压耗用装置相连的工作连接线路A、B。液压耗用装置可具有不同的实施例。例如，它可以是单动式液压缸7、双动式液压缸8或旋转电动机10。当然，也可以提供超过所示四个阀模块2-5的更多阀模块。阀模块2-5的数量对应于所需液压功能的数量。在本示例的情况下，所有阀模块2-5都是比例阀，也就是说，它们具有用作阀元件11的控制阀芯，其通过先导压力管12而被供应先导压力。而后通过电磁阀装置13将先导压力管12的先导压力引至阀元件11，使得阀元件在一个方向或另一方向上移动。在多数情况下，阀元件11是阀芯。
阀元件11还可通过机械手柄如杠杆来移动。
阀模块2-5并非直接与压力连接线路P相连，而是通过通向阀装置1的辅助压力管15与之相连。辅助压力管15通过安全阀6与压力连接线路P间隔开。该安全阀6具有阀元件16，其在处于所示的空档位置时可将高压连接线路P与低压连接线路T相连，压力控制阀17设于该连接线路上。这样，在所示空档位置中，从高压连接线路P至阀模块2-5的连接被完全中断，也就是说，没有高压液压流体能到达阀模块2-5。这样就不会促动耗用装置7-10。在某些情况下，当阀模块2-5的阀元件11被相应地促动时，可将耗用装置带到更安全的位置。然而，不可能会为耗用装置7-10提供高压液压流体。
这样，当阀装置1中的某处发生故障时，必须能够促动安全阀6。为了确定这种故障的性质，首先各阀模块2-5都装有用于阀元件11的位置传感器19。该位置传感器19例如具有在丹麦Nordborg的Sauer-Danfoss ApS公司的阀装置PVG32中所用的LVDT传感器的形式。现在将通过图2来解释这种位置传感器19在该安全概念中的结合。这里只是示意性地显示了电磁阀装置13。
形成了执行机构的电磁阀装置13通过控制装置22来控制。控制装置22包括微处理器23，其通过接口25而与总线24如CAN-总线相连。通过总线24，各阀模块2-5都接收到控制信号，其指示出阀元件11的位置，并将通过微处理器23来进行调整。微处理器23通过驱动器26而与电磁阀装置13相连，驱动器26可以是专用集成电路(ASIC)。通过反馈线路27，驱动器26将其结果报告给微处理器23，使得微处理器23可以执行某类监测。
位置传感器19也与驱动器26相连。另外，位置传感器19通过滤波器28与微处理器23相连。微处理器23评估位置传感器19的经滤波的模拟信号，以便确定阀元件11的位置。这样便得到了在某些情况下还可用于控制的监测结果。采用这个实施例，还可在模块等级上实现冗余信号处理。
其它阀模块4，5具有分别在其标号上加有后缀“a”或“b”的相似元件。
作为额外的安全措施，现在已经提供了滤波器28a的出口不仅与相关阀模块4的微处理器23a相连，而且与相邻阀模块5的微处理器23b相连。为此设有模拟线路形式的单独线路29，也就是说，将滤波器28a的输出信号以模拟信号传送给相邻阀模块5的微处理器23b。现在微处理器23b便可以与自身位置传感器19b的信号精确相同的方式来评估滤波器28a的该输出信号，即位置传感器19a的信号。这是可能的，因为微处理器23b通过总线24还接收到关于阀模块4的阀元件的所需位置信息。
通过线路30可将最后一个阀模块5的位置传感器19b的信号传送回给第一阀模块2，这样从某种意义上来说，阀模块2-5设置成一个环。
当微处理器23，23a，23b确定阀元件11的位置并不与设定值一致时，那么通过警报单元31，31a，31b可在SOS线路32上产生信号，其将促动安全阀6的阀执行机构21，使这个安全阀切换至所谓的安全状态。
警报单元31还可促动本地紧急开关32，32a，32b，以便切断线路33中的供电。

Claims (10)

1.一种阀装置，其带有至少两个均具有阀元件的阀模块，所述阀元件的位置通过执行机构来改变，并为所述阀元件分配了位置传感器，在所述阀模块上连接有线路装置，通过所述线路装置来将控制信号传送给所述阀模块，其特征在于，在各所述阀模块(2-5)中，为所述执行机构(13)设置了控制装置(22，22a，22b)，所述控制装置与所述位置传感器(19，19a，19b)相连并能评估相关阀模块(2-5)的控制信号，至少第一阀模块(5)的所述控制装置(22b)还能评估来自另一第二阀模块(4)的控制信号和接收来自所述第二阀模块(4)的位置传感器(19a)的信号。
2.根据权利要求1所述的阀装置，其特征在于，在所述第一阀模块(5)的控制装置(22b)和所述第二阀模块(4)的位置传感器(19a)之间设有专用线路(29，30)。
3.根据权利要求2所述的阀装置，其特征在于，所述专用线路(29，30)是模拟线路。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的阀装置，其特征在于，所述第一阀模块(5)和第二阀模块(4)定位成彼此相邻。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的阀装置，其特征在于，考虑到所述第一阀模块(5)的控制装置(22，22a，22b)和所述第二阀模块(4)的位置传感器(19a)之间的连接，所述各阀模块(2-5)设置成环形结构。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的阀装置，其特征在于，所述第一阀模块(5)的控制装置(22b)以与所述第二阀模块(4)的位置传感器(19a)的信号相同的方式来评估所述第一阀模块(5)的位置传感器(19b)的信号。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的阀装置，其特征在于，所述第二阀模块(4)的控制装置(22a)基于所述第二阀模块(4)的位置传感器(19a)的信号来评估所述第二阀模块(4)的阀元件(11)的位置，并将其报告给所述第一阀模块(5)的控制装置(22b)。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的阀装置，其特征在于，所述线路装置(24)具有总线的形式。
9.根据权利要求8所述的阀装置，其特征在于，所述总线为CAN-总线。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的阀装置，其特征在于，所述各阀模块(2-5)还设有截流阀(6)。
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