WO2020114909A1 - Werkzeug zum einstellen von hochdruck-hydraulikkreisläufen an hydraulikbaggern - Google Patents

Werkzeug zum einstellen von hochdruck-hydraulikkreisläufen an hydraulikbaggern Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a tool and a method for adjusting valves of high-pressure hydraulic circuits on large hydraulic devices, such as wheel loaders, dump trucks, excavators and buckets.
  • the main hydraulic circuits of hydraulic excavators and other large machines have two types of pressure relief valves, main relief valves (MRV) and secondary relief valves (SRV). Both valves are safety valves embedded in the hydraulic circuit. MRVs are used to limit the maximum circuit pressure from the pump supply line. The MRVs are located between the pump and the control block. The SRV's limit the possible pressure peaks in the fly hydraulic lines. SRVs are necessary to protect components such as control blocks and cylinders from pressure peaks. As a rule, the valves open when forces are exerted from outside, such as stone chipping into the bucket. The resulting high pressure peaks are discharged into the tank via the SRV's. Therefore, the SRV's are located between the control block and the cylinder.
  • the pressure relief valves are high-frequency components. Over time, the spring tension becomes less due to settlement processes and the springs 9 have to be adjusted and tightened regularly by means of the adjusting screw 9.
  • the nominal setting is 310 bar for the MRV and 350 bar for the SRV.
  • the first MRV setting must be increased above the SRV setting pressure to at least 360 bar. Before starting the adjustment work, it is first necessary to set the hydraulic flow to the minimum volume flow via the on-board computer in the cabin in order to keep the hydraulic components during the
  • the MRV pressure increase on the main control blocks is done by turning the main valve set screw clockwise and at the same time blocking the hydraulic circuit with the bucket filling function. While observing the pressure gauges at the same time, the adjusting screw must be adjusted until it is at 360 bar. Most of the mining excavators have four control blocks, so four MRV's have to be set.
  • the SRV settings can be checked by moving the devices to the end positions one after the other.
  • To synchronize valves, the SRV setting should be checked one by one by tightening the set screw so that the pressure no longer increases and turning back to the point where the pressure in the measuring device drops.
  • the fitter must always work in the area of the high-pressure lines of the hydraulic excavator for the adjustment work. This poses a high risk of injury, since small holes in hoses or seals or tearing hoses mean that hydraulic oil up to 80 ° C with a pressure of up to 350 bar can seriously injure the fitter. The result is burns and cuts.
  • the adjustment work must always be carried out by two people, since one mechanic controls the machine while the second mechanic carries out the adjustment work in the danger area.
  • the remote-controlled tool for setting the overpressure valves, only one person is required to work from the safe cab of the hydraulic excavator.
  • the tool has, on the one hand, a mechanical component which can be connected to a valve of a hydraulic high-pressure circuit via connecting means and, on the other hand, can be coupled to an electrical actuating unit which can be supplied with electrical energy via a cable connection, the cable connection being a control unit is assigned, which can be operatively connected to a remote control.
  • the Allen key required for this is connected to the output shaft of the geared motor using a plastic adapter, which also serves as an overload clutch.
  • the adapter is designed to break when the valve set screw is turned to its end position.
  • Hexagon sockets use super magnets that hold the tool in position and form the abutment.
  • the pressure relief valve is screwed into the valve block with a hexagon and this hexagon screw forms the abutment for the sliding sleeve. Via an adapter
  • the tool is connected to the control box via a cable connection.
  • the control electronics with fuse and relay control for operating the tool are located in the control box.
  • the input voltage is 24 V and can be powered by the battery or on-board voltage of the fly hydraulic excavator.
  • Fig. 2 is an overall view of the device
  • the tool 10 consists of several components.
  • a 24 V electric motor 13 also serves as the drive
  • the sliding sleeve 11, 11 a with hexagon socket consists of two pieces that can be pushed into each other and is designed eccentrically in order to reach valves that are difficult to access.
  • the tool 10 is connected to the control box 17 via a cable connection 15.
  • the control box 17 there is the control electronics with fuse and relay control for the tool 10.
  • the input voltage can be 24 V.
  • the two-part sliding sleeve 11, 11 a is pushed back and the Allen key is attached to the adjusting screw of the valve (not shown). Then the lock nut is loosened with a wrench.
  • the two-part sliding sleeve 11, 11 a with magnetic hexagon (super magnets 12 are arranged on the inside of the hexagon for this) is pushed over the hexagon of the valve cartridge and forms the abutment for the driven hex (not shown).
  • a pressure sensor is attached to the mini measurement connection belonging to the valve. Tool and pressure transducer are connected with the control box. The control box is operated with 24V input voltage.
  • a radio connection to the control unit 17 is established via W-LAN via a terminal device 19, for example a laptop, smartphone or tablet.
  • a wired LAN connection can also be used.
  • a user interface is displayed on the terminal 19 with the pressure present and a button function (valve setting higher or lower) for controlling the tool. The user can read the valve pressure from a safe distance on his end device and set it using the button function on the display.
  • the two-part sliding sleeve 11, 11 a is pushed down so that the Allen 14 remains stuck in the adjusting screw of the pressure relief valve.
  • the lock nut is locked and the tool 10 can be removed completely.
  • any number of tools and pressure transducers can be coupled to synchronize pressure relief valve batteries.

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Abstract

Werkzeug zum Einstellen von Ventilen von Hochdruck-Hydraulikkreisläufen an hydraulischen Großgeräten, wie Radlader, Muldenkipper, Bagger und Schaufeln, wobei das Werkzeug (10) fernsteuerbar ist.

Description

Werkzeug zum Einstellen von Hochdruck-Hydraulikkreisläufen an
Hydraulikbaggern
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zum Einstellen von Ventilen von Hochdruck-Hydraulikkreisläufen an hydraulischen Großgeräten, wie Radlader, Muldenkipper, Bagger und Schaufeln.
Überall dort, wo Großmaschinen, die auch über mindestens einen Hochdruck-Hydraulikkreislauf betrieben werden, hat Sicherheit höchste Priori tät. Dieser Sicherheitsaspekt sollte die Denkweise beinhalten, dass alle Vor kommnisse vermieden werden können und dass alle Mitarbeiter am Ende des Arbeitstages immer sicher nach Hause fahren können. Forschungsstatistiken aus dem US-Ministerium für Arbeitssicherheit und Gesundheitssicherheit, die Aufzeichnungen zu mehr als 220.000 Vorkommnissen enthalten, zeigen, dass jährlich durchschnittlich sechs Vorfälle Vorkommen, bei denen Mitarbeiter ver letzt wurden, während sie in der Nähe von hydraulischen Hochdrucksystemen arbeiten.
Die Haupthydraulikkreise von Hydraulikbaggern und anderen Großma schinen besitzen zwei Arten von Überdruckventilen, Hauptentlastungsventile (MRV) und sekundäre Entlastungsventile (SRV). Beide Ventile sind im Hydrau likkreislauf eingebettete Sicherheitsventile. MRV's werden zur Begrenzung des maximalen Kreislaufdrucks aus der Pumpenversorgungsleitung verwendet. Die MRV’s befinden sich zwischen Pumpe und Steuerblock. Durch die SRV's wer den die möglichen Druckspitzen in den Flydraulikleitungen begrenzt. SRV's sind notwendig, um die Komponenten, wie Steuerblöcke und Zylinder, vor Druckspit zen zu schützen. In der Regel öffnen die Ventile, wenn Kräfte von außerhalb einwirken, z.B. Steinschlag in die Schaufel. Die dabei entstehenden hohen Druckspitzen werden über die SRV’s in den Tank abgeleitet. Daher befinden sich die SRV's zwischen Steuerblock und Zylinder.
Dies wird in der Figur 3 erläutert.
Die Funktionsweise von Überdruckventilen ist immer gleich. Im norma len Betrieb drück die Kraft F1 , der Arbeitsdruck auf den Ventilkolben Nr. 15. In dieser Situation herrscht auf beiden Seiten des Kolbens durch die Düsenboh rung Nr. 16 der gleiche Druck. Die Kräfte F1 und F2 sind gleich. Bei steigendem Druck, über den Einstellwert der Feder Nr. 11 , öffnet sich der Ventilkegel Nr. 12 und gibt den Druck von der Rückseite des Kolbens ab in den Tank. Dies ist in der unten stehenden Abbildung 2 als schematisches Ventil dargestellt.
Dies wird mit der Figur 4 erläutert.
Die Überdruckventile sind hochfrequent beanspruchte Bauteile. Mit der Zeit wird die Federspannung durch Setzungsprozesse geringer und es ist ein regelmäßiges Einstellen und Anziehen der Federn durch die Stellschraube 9 erforderlich. Die Nominaleinstellung sind 310 bar für das MRV und 350 bar für das SRV. Um die SRV-Druckeinstellung überprüfen oder anpassen zu können, muss die erste MRV-Einstellung über den SRV-Einstelldruck erhöht werden, auf mindestens 360 bar. Vor Beginn der Einstellarbeit ist es zunächst notwendig, den Hydraulikstrom über den Bordcomputer in der Kabine auf minimalen Volumenstrom zu stellen, um die Hydraulikkomponenten während der
Einstellungen und auch vor Überlastung durch hohe Volumenströme zu schützen.
Der MRV-Druckanstieg erfolgt an den Hauptsteuerblöcken, indem die Stellschraube des Hauptventils im Uhrzeigersinn gedreht wird und gleichzeitig der Hydraulikkreislauf durch die Schaufelfüllen-Funktion blockiert wird. Unter gleichzeitiger Beobachtung der Manometer muss die Einstellschraube soweit verstellt werden, bis 360 bar anliegen. Die meisten der Bergbaubagger haben vier Steuerblöcke, so dass vier MRV's eingestellt werden müssen.
Nachdem die MRV Drücke höher als die SRV's eingestellt wurden, kön nen die SRV-Einstellungen überprüft werden, indem die Einrichtungen nachein ander Funktion für Funktion in die Endlagen gefahren werden. Es gibt bis zu vier SRV's für eine Funktion. Um diese SRV's, beispielsweise vier Ventile, ein zustellen, ist es notwendig, alle SRV's auf die gleiche Einstellung zu synchroni sieren. Um Ventile zu synchronisieren, sollte die SRV-Einstellung nacheinander überprüft werden, indem die Stellschraube so weit angezogen wird, dass der Druck nicht mehr ansteigt, und bis zu dem Punkt zurückgedreht wird, an dem der Druck im Messgerät abfällt.
Der Monteur muss für die Einstellarbeiten immer im Bereich der Hochdruckleitungen des Hydraulikbaggers arbeiten. Dies birgt ein hohes Verletzungsrisiko, da kleine Löcher in Schläuchen oder Dichtungen oder abreißende Schläuche dazu führen, dass bis zu 80 °C heißes Hydrauliköl mit bis zu 350 bar Druck den Monteur ernsthaft verletzen kann. Die Folge sind Verbrennungen und Schnittverletzungen. Zusätzlich muss die Einstellarbeit immer von zwei Personen durchgeführt werden, da ein Monteur die Maschine steuert, während der zweite Monteur im Gefahrenbereich die Einstellarbeiten durchführt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug zur Verfügung zu stellen, mit dem die Einstellarbeiten von Ventilen an hydrauli schen Hochdruckleitungen vereinfacht und sicher durchführbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale durch ein Werkzeug gelöst, welches fernsteuerbar ist.
Durch das ferngesteuerte Werkzeug zum Einstellen der Überdruckven tile wird nur noch eine Person benötigt, die die Arbeit aus der sicheren Kabine des Hydraulikbaggers durchführen kann. Das Werkzeug weist einerseits eine mechanische Komponente auf, die über Verbindungsmittel mit einem Ventil ei nes hydraulischen Hochdruckkreislaufs verbunden werden kann und anderer seits mit einer elektrischen Stelleinheit koppelbar ist, die über eine Kabelverbin dung mit elektrischer Energie versorgt werden kann, wobei der Kabelverbin dung eine Steuerungseinheit zugeordnet ist, die mit einer Fernbedienung in Wirkverbindung gebracht werden kann.
Die Fernbedienung kann als ein Endgerät ein Laptop, Smartphone oder Tablet sein. Das Endgerät kann eine W-LAN Funkverbindung zur
Steuerungseinheit 17 aufbauen.
Es ist vorgesehen, dass auf dem Endgerät eine Benutzeroberfläche angeordnet ist und eine Anzeige des anliegenden Drucks vorgesehen ist und einer Tasterfunktion (Ventileinstellung höher oder niedriger) zur Steuerung des Werkzeugs angezeigt wird und hierüber gesteuert werden kann, sodass ein Benutzer aus sicherer Entfernung auf dem Endgerät den Ventildruck ablesen und diesen über die Tasterfunktion auf dem Display des Endgerätes einstellen kann.
Das Werkzeug besteht aus mehreren Komponenten. Als Antrieb dient ein 24 V Elektromotor mit Schneckengetriebe und einer Drehzahlreduzierung auf ca. 5 - 6 U/min. Eingestellt wird die Feder des Überdruckventils durch eine Innensechskantstellschraube.
Der dafür benötigte Inbus wird mit einem Kunststoffadapter mit der Ausgangswelle des Getriebemotors verbunden und dieser dient gleichzeitig als Überlastkupplung. Der Adapter ist so konstruiert, dass er bricht, wenn die Stellschraube des Ventils in ihre Endlage gedreht wird.
Die Schiebehülse mit Innensechskant besteht aus zwei ineinander verschiebbaren Stücken und ist exzentrisch ausgeführt, um auch schwer zugängliche Ventile zu erreichen. In den inneren Anlageflächen des
Innensechskants werden Supermagneten eingesetzt, die das Werkzeug in Position halten und das Widerlager bilden. Das Überdruckventil wird mit einem Sechskant in den Ventilblock eingeschraubt und diese Sechskantschraube bildet das Widerlager für die Schiebehülse. Über einen Adapter wird die
Schiebehülse mit dem Getriebemotor verbunden.
Das Werkzeug wird über eine Kabelverbindung mit der Steuerungsbox verbunden. In der Steuerungsbox befindet sich die Steuerungselektronik mit Sicherung und Relaissteuerung für die Bedienung des Werkzeugs.
Eingangsspannung ist 24 V und kann durch Batterie oder Bordspannung des Flydraulikbaggers gespeist werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausfüh rungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 die Einzelkomponenten, aus denen das
Werkzeug als Ventileinstellvorrichtung auf
gebaut ist;
Fig. 2 eine Gesamtdarstellung der Vorrichtung um
fassend das Werkzeug als Ventileinstellvor richtung und Mitteln zum Ansteuern einer
Fernbedienung, über die Schaltsignale an
die Ventil-einstellvorrichtung weitergeleitet
werden und Stromanschluss zum Versorgen der Vorrichtung mit elektrischem Strom.
Wie die Figur 1 und die Figur 2 zeigen, besteht das Werkzeug 10 aus mehreren Komponenten. Als Antrieb dient ein 24 V Elektromotor 13 mit
Schneckengetriebe und einer Drehzahlreduzierung auf ca. 5 - 6 U/min.
Der Inbus wird mit einem Adapter 14, der beispielsweise aus einem geeigneten bruchfesten Kunststoff besteht, mit der Ausgangswelle 15 des Getriebemotors 13 verbunden und dient gleichzeitig als Überlastkupplung, um ein Überdrehen des Ventils vermeiden zu können. Dabei bestimmt beispielsweise die
Materialstärke die aufzubringende Last, bis der Adapter 14 bei einem
definierten Drehmoment bricht.
Die Schiebehülse 11 , 11 a mit Innensechskant besteht aus zwei ineinander verschiebbaren Stücken und ist exzentrisch ausgeführt, um auch schwer zugängliche Ventile zu erreichen.
Das Werkzeug 10 wird über eine Kabelverbindung 15 mit der Steuerungsbox 17 verbunden. In der Steuerungsbox 17 befindet sich die Steuerungselektronik mit Sicherung und Relaissteuerung für das Werkzeug 10. Eingangsspannung kann 24 V sein.
In den inneren Anlageflächen des Innensechskants werden Supermagneten 12 eingesetzt, die das Werkzeug 10 in Position halten und das Widerlager bilden. Über einen Adapter 18 wird die Schiebehülse 11 , 11 a mit dem Getriebemotor 13 verbunden, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist.
Funktionsweise des Werkzeugs:
Die zweiteilige Schiebehülse 11 , 11 a wird zurückgeschoben und der Inbus an der Einstellschraube des Ventils (nicht dargestellt) angesetzt. Danach wird mit einem Maulschlüssel die Sicherungsmutter gelöst. Die zweiteilige Schiebehülse 11 , 11 a mit magnetischem Innensechskant (hierfür sind Supermagnete 12 an der Innenseite des Innensechskant angeordnet) wird über den Sechskant der Ventilpatrone geschoben und bildet das Widerlager für den angetriebenen Inbus (nicht dargestellt). Am zum Ventil gehörenden Minimessanschluss wird ein Druckaufnehmer ange bracht. Werkzeug und Druckaufnehmer werden mit der Steuerungsbox verka belt. Die Steuerungsbox wird mit 24V Eingangsspannung betrieben.
Über ein Endgerät 19, beispielsweise Laptop, Smartphone oder Tablet, wird über W-LAN eine Funkverbindung zur Steuerungseinheit 17 aufgebaut.
Alternativ kann auch eine kabelgebundene LAN-Verbindung genutzt werden. Auf dem Endgerät 19 wird eine Benutzeroberfläche mit Anzeige des anliegen den Drucks und einer Tasterfunktion (Ventileinstellung höher oder niedriger) zur Steuerung des Werkzeugs angezeigt. Der Benutzer kann aus sicherer Entfer nung auf seinem Endgerät den Ventildruck ablesen und diesen über die Taster funktion auf dem Display einstellen.
Ist das Ventil eingestellt, wird die zweiteilige Schiebehülse 11 , 11 a herunterge schoben, sodass der Inbus 14 in der Einstellschraube des Überdruckventils ste cken bleibt. Die Kontermutter wird gekontert und das Werkzeug 10 kann kom plett abgenommen werden. Je nach Anwendungszweck können beliebig viele Werkzeuge und Druckaufnehmer gekoppelt werden, um Überdruckventilbatteri en zu synchronisieren.
Bezugszeichenliste Werkzeug
, 11 a zweiteilige Schiebehülse
Supermagnet (Neodymmagnet)
Elektromotor / Getriebemotor / Stellmotor Kunststoffadapter / Kupplung / Überdrehschutz Ausgangswelle Getriebemotor
Kabelverbindung
Steuerbox / Steuerungseinheit
Adapter / Kunststoffadapter
Fernbedienung / Endgerät

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeug zum Einstellen von Überdruckventilen in Hochdruck- Hydraulikkreisläufen bei hydraulischen Großgeräten, wie Radlader, Muldenkipper, Bagger und Schaufeln,, die zum Einstellen der Feder eine Stellschraube aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkzeug (10) einerseits eine mechanische Komponente aufweist, die über Verbindungsmittel (11 , 11 a, 14, 18) mit einem Ventil eines hydraulischen
Hochdruckkreislauf verbindbar ist und andererseits mit einer elektrischen Stelleinheit (13) koppelbar ist, die über eine Kabelverbindung (16) mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei der Kabelverbindung (16) eine Steuerungseinheit (17) zugeordnet ist, die mit einer Fernbedienung (19) in Wirkverbindung bringbar ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mechanische Komponente umfasst:
- einen Elektromotor (13) mit Schneckengetriebe und einer Drehzahlreduzierung,
- einen Adapter (14) zum Verbinden der Ausgangswelle (15) des Schneckengetriebes mit der Stellschraube des Ventils,
- eine Schiebehülse (11 ,11 a) bestehend aus zwei ineinander verschiebbaren Stücken,
- von denen die äußere Hülse (11 ) einseitig mit einem als Widerlager dienenden Sechskant am Ventilgehäuse in Eingriff bringbar ist und deren innere Hülse (11a) mit dem Gehäuse des Elektromotors (13) in Verbindung bringbar ist und den Adapter (14) zum Verbinden der Ausgangswelle des Schneckengerteibes mit der Stellschraube des Ventils aufnimmt und die elektrische Komponente umfasst:
- eine Kabelverbindung (16), die das Werkzeug mit einer Steuerungsbox (17) verbindet, in der sich die Steuerungselektronik mit Sicherung und Relaissteuerung für das Werkzeug befindet,
- sowie eine Fernbedienung (19), die ein Endgerät wie ein Laptop, Smartphone oder Tablet ist oder
- über das Endgerät eine W-LAN Funkverbindung zur Steuerungseinheit aufbaubar ist.
3. Werkzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Endgerät (19) eine Benutzeroberfläche angeordnet ist und eine Anzeige des anliegenden Drucks und einer Tasterfunktion (Ventileinstellung höher oder niedriger) zur Steuerung des Werkzeugs darstell- und steuerbar ist, sodass ein Benutzer auf dem Endgerät (19) den Ventildruck ablesen und dieser über die Tasterfunktion auf dem Display des Endgerätes (19) einstellbar ist.
4. Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schiebehülse (11 ,11a) mit Innensechskant aus zwei ineinander
verschiebbaren Stücken besteht und exzentrisch ausgeführt ist.
5. Werkzeug nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass In den inneren Anlageflächen des Innensechskants Supermagneten (12) eingesetzt sind, die das Werkzeug in Position halten und das Widerlager bilden.
6. Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Adapter (14), der die Stellschraube mit der Ausgangswelle verbindet aus einem bruchfesten Kunststoff besteht und gleichzeitig als Überlastkupplung, um ein Überdrehen des Ventils zu vermeiden, dient.
7. Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schiebehülse (11a) über einen Adapter (18) mit dem Getriebemotor verbunden ist.,
PCT/EP2019/083100 2018-12-03 2019-11-29 Werkzeug zum einstellen von hochdruck-hydraulikkreisläufen an hydraulikbaggern Ceased WO2020114909A1 (de)

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DE102018130697 2018-12-03
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2547665A1 (fr) * 1983-06-17 1984-12-21 Outillage Air Comprime Servolimiteur hydraulique de pression
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