DE4136149A1 - Anordnung zur nullstellungsueberwachung von hydraulisch angesteuerten maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Nullstellungs­ überwachung von Betätigungsventilen hydraulisch angesteuer­ ter Maschinen, insbesondere im untertägigen Bergbau einge­ setzter Maschinen.

Steuereinrichtungen von im untertägigen Bergbau eingesetz­ ten, hydraulisch angesteuerten bzw. angetriebenen Maschi­ nen oder maschinellen Anlagen müssen so ausgelegt sein, daß selbst bei versehentlich ausgelegtem Steuerhebel bzw. unbeabsichtigter Arbeitsstellung des Steuer- bzw. Betäti­ gungsventiles, z. B. durch Festklemmen des Steuerhebels bei Wartungsarbeiten, beim Einschalten der Antriebsmotoren der Hydraulikaggregate ungewollte Bewegungsabläufe von Ma­ schinen oder Maschinenteilen sicher verhindert werden.

Bei der sogenannten Totmannsteuerung z. B. muß, soll die gewünschte Funktion ausgeführt werden, zusammen mit dem eigentlichen Steuerhebel ein zusätzlicher Hebel betätigt werden. Jedoch ist auch hier ein Überbrücken der Schutz­ schaltung durch Festklemmen auch des Zusatzhebels möglich.

Eine andere bekannte Schaltung sieht vor, daß schon beim Einschalten der Hydraulikaggregate gleichzeitig zwei Hebel am Steuerpult bzw. am Steuerstand betätigt werden müssen. Wird nur ein Hebel betätigt, wird das Aggregat automatisch wieder abgeschaltet. Hierdurch soll sichergestellt werden, daß beim Einschalten der Hydraulikaggregate der Steuer­ stand der Maschine besetzt ist. Auch diese Schaltung hat den Nachteil, daß sie relativ einfach überbrückt werden kann.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, beim Einschalten der Hydraulikaggregate den Druckanstieg in den Steuerleitungen bzw. Arbeitsleitungen z. B. mittels Sensoren zu über­ wachen. Steigt nach dem Einschalten der Aggregate inner­ halb einer bestimmten Zeitspanne der Druck in einer der überwachten Leitungen über einen vorgegebenen Grenzwert an, werden die Aggregate wieder abgeschaltet. Diese Schal­ tung läßt jedoch eine gewisse, wenn auch relativ kleine Restbewegung zu. Diese mögliche Restbewegung kann jedoch gerade bei den im untertägigen Bergbau üblicherweise gege­ benen beengten Platzverhältnissen immer noch zur Gefähr­ dung von Personen und Anlagen führen. Darüber hinaus wird für diese Drucküberwachung eine Regelelektronik benötigt, die nicht an jeder Maschine von vornherein verfügbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine An­ ordnung zur Nullstellungsüberwachung von Betätigungsventi­ len hydraulisch angesteuerter bzw. hydraulisch angetriebe­ ner Maschinen anzugeben, die beim Einschalten der Antriebs­ motoren der Hydraulikaggregate zuverlässig jede ungewollte Bewegung der Maschine oder von Maschinenteilen verhindert und die nicht von außen überbrückt werden kann. Darüber hinaus sollte eine einfache, platzsparende und wenig auf­ wendige Nachrüstung vorhandener Maschinen möglich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Betätigungsventil ein gegen die Federkraft einer Rückstell­ feder hydraulisch betätigbares Schaltventil mit mindestens einem Druckanschluß und mindestens zwei Arbeitsanschlüssen nachgeschaltet ist, daß der erste Arbeitsanschluß mit der federbelasteten Seite des Schaltventiles verbunden ist und in Ausgangsstellung des Schaltventiles der Druckanschluß zum ersten Arbeitsanschluß durchgeschaltet ist, daß die Betätigungsseite des Schaltventiles über eine Schaltlei­ tung an eine Pumpenleitung angeschlossen und in der Schalt­ leitung eine Drosselstrecke vorgesehen ist.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Anordnung eines Schaltventiles ist unabhängig von der Art des vorgeschlagenen Betätigungsven­ tiles, beispielsweise eines gebräuchlichen 3/2-Wegeventi­ les. Unter Betätigungsventil sind dabei nicht nur Betäti­ gungsventile im strengen Wortsinne zu verstehen. Vielmehr können alle eine Maschinenbewegung auslösende bzw. steuern­ de Ventile durch die erfindungsgemäße Anordnung überwacht werden. Diese kann auch sowohl in einem Vorsteuerkreis als auch im eigentlichen Leistungskreis eingesetzt werden und ist auch in einfacher Weise in bestehende Steuer- oder Lei­ stungskreise integrierbar. Auch ist es durch entsprechen­ de Wahl bzw. Ausbildung des Schaltventiles und seine Anord­ nung im Steuer- bzw. Leistungskreis problemlos möglich, jede einzelne Funktion separat oder mehrere Funktionen ge­ meinsam zu überwachen. Es ist auch denkbar, Steuer- bzw. Betätigungsventil und Nullstellungsüberwachung in eine Bau­ einheit zusammenzufassen. Die Anwendung der erfindungsgemä­ ßen Anordnung zur Nullstellungsüberwachung ist selbstver­ ständlich nicht auf den untertägigen Bergbau beschränkt. Die vorgeschlagene Nullstellungsüberwachung kann vielmehr bei allen hydraulisch angesteuerten bzw. angetriebenen Ma­ schinen, z. B. Baumaschinen, eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung wird nachfolgend anhand der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsge­ mäßen Anordnung mit Betätigungs- und Schaltven­ til,

Fig. 2 die Integration der Anordnung in einen Vorsteuer­ kreis,

Fig. 3 die Integration in einen Leistungskreis bei sepa­ rater Überwachung der einzelnen Funktion und

Fig. 4 die Integration in einen Leistungskreis bei ge­ meinsamer Überwachung mehrerer Funktionen.

In den gezeigten Beispielen ist das Betätigungs- bzw. Vor­ steuerventil 1 ein 3/2-Wegeventil, dessen Druckanschluß R mit einer Pumpenleitung PL und dessen Tankanschluß mit ei­ ner Tankleitung TL verbunden sind. In Ausgangsstellung ist der Druckanschluß R gesperrt und der Tankanschluß S zum Arbeitsanschluß B durchgeschaltet (Fig. 1a). Diesem Betä­ tigungsventil 1 ist ein Schaltventil 2, in den Fig. 1b bis 1d ein 4/2-Wegeventil nachgeschaltet, das hydraulisch gegen die Federkraft einer Feder 3 betätigbar ist. Die Be­ tätigungsseite des Schaltventiles 2 ist über eine Schalt­ leitung SL an die Pumpenleitung PL angeschlossen. In Aus­ gangsstellung (Fig. 1b) ist ein Druckanschluß P zum Ar­ beitsanschluß A1 durchgeschaltet, während ein zum Verbrau­ cher führender Arbeitsanschluß A2 zum Tankanschluß T durchgeschaltet ist, der seinerseits an die Tankleitung TL angeschlossen ist. Der Arbeitsanschluß A1 ist erfindungs­ gemäß der federbelasteten Seite des Schaltventiles 2 ver­ bunden.

Bei ausgeschalteten Aggregaten sind im Regelfall beide Ven­ tile in Ausgangsstellung (Fig. 1b). Wird nun das Hydrau­ likaggregat eingeschaltet, wird durch den sich in der Schaltleitung SL aufbauenden Druck das Schaltventil 2 betä­ tigt und der Druckanschluß P zu dem zum Verbraucher führen­ den Arbeitsanschluß A2 durchgeschaltet. Da das Betäti­ gungsventil 2 jedoch noch in Ausgangsstellung steht, ist dessen Arbeitsanschluß B noch zum Tankanschluß L durchge­ schaltet und der Druckanschluß R gesperrt (Fig. 1c). Der zum Verbraucher führende Arbeitsanschluß A2 bleibt somit drucklos. Das beim Verschieben des Ventilkolbens des Schaltventiles 2 an der federbelasteten Seite verdrängte Medium kann über die Bypass-Rückleitung RL, das Rückschlag­ ventil 5 und die durchgeschalteten Anschlüsse B und S ab­ fließen. Erst beim Schalten des Betätigungsventiles 1 wird der Druck vom Druckanschluß R zum Arbeitsanschluß B und somit zum Verbraucher durchgeschaltet.

Ist das Betätigungsventil 1 beim Einschalten des Aggrega­ tes bereits versehentlich geschaltet (Fig. 1d), so wird beim Einschalten des Aggregates einerseits der Pumpendruck unverzögert über die durchgeschalteten Anschlüsse R-B des Betätigungsventiles 1 sowie P-A1 des Schaltventiles 2 auf die federbelastete Seite des Schaltventiles 2 ge­ schaltet, andererseits über die Schaltleitung SL auf die Betätigungsseite des Schaltventiles 2. Da jedoch der Druck­ aufbau auf der Betätigungsseite durch die in der Schaltlei­ tung SL angeordnete Drosselstrecke 4 nur verzögert erfol­ gen kann, bleibt das Schaltventil 2 in Ausgangsstellung und sein Arbeitsanschluß A2 drucklos. Erst beim Zurück­ schalten des Betätigungsventiles 2 in seine Ausgangs­ stellung (entsprechend Fig. 1b) kann der an der federbe­ lasteten Seite des Schaltventiles über die geschalteten Anschlüsse A1-P und B-S abgebaut werden, so daß das Betätigungsventil 2 nun unter der Wirkung des über Schalt­ leitung SL an der Betätigungsseite anstehenden Druckes schalten kann (entsprechend Fig. 1c). Bei neuerlichem Schalten des Betätigungsventiles 1 wird der Druck dann durchgeschaltet.

Als Drosselstrecke 4 ist zweckmäßigerweise ein einfaches Drosselventil vorgesehen. Der Drosseleffekt kann jedoch auch durch andere geeignete Maßnahmen, wie z. B. Wahl eines dünnen Leitungsquerschnittes oder einer ausreichend großen Leitungslänge, erreicht werden.

In Fig. 2 ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung in einem Vorsteuerkreis für ein hydraulisch betätigtes 4/3-Wegeventil 10 dargestellt, wobei hier beispielhaft zwei Funktionen jeweils durch getrennte Schaltventile 2 überwacht werden.

Fig. 3 zeigt demgegenüber die Anordnung entsprechend Fig. 2 unmittelbar in einem Leistungskreis. Als Schaltventile 2 sind in diesem Beispiel 3/2-Wegeventile eingesetzt, da der zum Druckabbau in einem Steuerkreis notwendige Tankan­ schluß T des Schaltventiles entfallen kann.

Fig. 4 zeigt demgegenüber am Beispiel eines Leistungskrei­ ses eine Möglichkeit, mehrere Betätigungs- bzw. Steuerven­ tile 1 gemeinsam durch ein Schaltventil 2 zu überwachen. Im dargestellten Beispiel werden drei 4/3-Wegeventile 1 durch ein Schaltventil 2 mit der entsprechenden Anzahl Druck- und Druckanschlüssen P1-P7 und Arbeitsan­ schlüssen A1 bis A7 und zwei Schaltstellungen überwacht. In Ausgangsstellung ist der Druckanschluß P1 zum Arbeits­ anschluß A1 durchgeschaltet, während die übrigen An­ schlüsse gesperrt sind. Die Druckanschlüsse P2 bis P7 sind über Leitungen L2 bis L7 mit dem Druckanschluß P1 verbunden. Wird durch Einschalten der Aggregate in Aus­ gangsstellung des Schaltventiles 2 einer der Anschlüsse P1 bis P7 mit Druck beaufschlagt, wird dieser wiederum unverzögert über die Verbindung P1-A1 auf die feder­ belastete Seite des Schaltventiles weitergeführt, während der Druck in der Schaltleitung SL wie beschrieben verzö­ gert aufgebaut wird. Die Fließrichtung P1 zu den übrigen Druckanschlüssen P2 bis P7 ist jeweils durch in den Leitungen L2 bis L7 angeordnete Rückschlagventile 9 gesperrt.

Das beim Betätigen des Schaltventiles 2 auf der federbe­ lasteten Seite verdrängte Medium wird im Beispiel der Fig. 4 über eine mit einem Drosselventil 6 ausgerüstete Rückleitung RL unmittelbar in die Tankleitung TL zurückge­ führt.

Um beim Abschalten der Aggregate eine kürzere Schaltzeit des Schaltventiles 2 in seine Ausgangsstellung zu errei­ chen, kann die in der Schaltleitung SL angeordnete Drossel­ strecke 4 durch eine Bypass-Leitung 7 mit einem Rückschlag die Fließrichtung von der Pumpenleitung PL zum Schaltven­ til 2 sperrenden Rückschlagventil 8 überbrückt werden.

Claims (6)

1. Anordnung zur Nullstellungsüberwachung von Betätigungs­ ventilen hydraulisch angesteuerter bzw. angetriebener Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Betätigungs­ ventil (1) ein gegen die Federkraft einer Rückstell­ feder (3) hydraulisch betätigbares Schaltventil (2) mit mindestens einem Druckanschluß (P1) und min­ destens zwei Arbeitsanschlüssen (A1, A2) nachgeschal­ tet ist, daß der erste Arbeitsanschluß (A1) mit der federbelasteten Seite des Schaltventiles (2) verbunden ist und in Ausgangsstellung des Schaltventiles (2) der Druckanschluß (P1) zum ersten Arbeitsanschluß (A1) durchgeschaltet ist, daß die Betätigungsseite des Schaltventiles (2) über eine Schaltleitung (SL) an eine Pumpenleitung (PL) angeschlossen und in der Schaltleitung (SL) eine Drosselstrecke (4) vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Arbeitsanschluß (A1) über eine Bypass-Rück­ leitung (RL) mit dem Druckanschluß (P1) verbunden ist, wobei in der Bypass-Rückleitung (RL) ein die Fließrichtung vom Druckanschluß (P1) zum ersten Ar­ beitsanschluß (A1) sperrendes Rückschlagventil (5) vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Arbeitsanschluß (A1) über eine Bypass-Rück­ leitung (RL) mit einer Tankleitung (TL) verbunden ist und daß in der Bypass-Rückleitung (RL) ein Drosselven­ til (6) vorgesehen ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (2) ein 4/2-Wege­ ventil ist, wobei ein Tankanschluß (T) mit der Tanklei­ tung (TL) verbunden ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schaltventil (2) mit mehreren Druckanschlüssen (P1 bis Pn) und mehreren Arbeitsanschlüssen (A1 bis An) in Ausgangsstellung des Schaltventiles (2) ein erster Druckanschluß (P1) zum ersten Arbeitsanschluß (A1) durchgeschaltet ist und daß die übrigen Druckanschlüsse (P2 bis Pn) mit dem ersten Druckanschluß (P1) über Leitungen (L2 bis Ln) jeweils die Fließrichtung vom ersten Druckan­ schluß (P1) zu den Druckanschlüssen (P2 bis Pn) sperrende Rückschlagventile (9) vorgesehen sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltleitung (SL) eine die Drosselstrecke (4) überbrückende Bypass-Leitung (7) mit einem die Fließrichtung zur Betätigungsseite des Schaltventiles (2) sperrenden Rückschlagventil (8) vorgesehen ist.