Гидравлическая система и способ подачи гидравлической жидкости в гидравлическую систему
Настоящее изобретение относится к гидравлической системе с питающим насосом для подачи гидравлической жидкости, в которой питающий насос приводится приводным гидравлическим двигателем. Изобретение дополнительно включает в себя способ подачи гидравлической жидкости в гидравлическую систему через питающий насос, в котором питающий насос приводится приводным гидравлическим двигателем. Технический результат - снижение приводной мощности. 2 н. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к гидравлической системе с питающим насосом для подачи гидравлической жидкости.
Питающие насосы обычно используются для питания гидравлической жидкостью стороны всасывания другого гидравлического насоса. Таким способом можно избежать кавитации в гидравлическом контуре в случае быстрых изменений давления. Питающие насосы обычно работают с относительно низким давлением подачи.
Типичная гидравлическая система с питающим насосом по известному уровню техники показана на фиг.0. Гидравлическая система содержит замкнутый гидравлический контур из гидравлического насоса 1 переменной производительности и гидравлического двигателя 2 переменной производительности, причем гидравлический насос 1 переменной производительности приводится двигателем внутреннего сгорания, а гидравлический двигатель 2 переменной производительности приводит лебедку 4. Питающий насос 5 соединен с обеими сторонами замкнутого гидравлического контура через обратные клапаны 6, чтобы избежать кавитаций, как результата падения давления из-за динамических процессов, таких как вращение насоса, и для восполнения гидравлической жидкости в случае наружных утечек в гидравлическом контуре. Посредством трансмиссии 7 питающий насос 5 подобным образом приводится двигателем 3 внутреннего сгорания.
Питающие насосы также используются для восполнения разницы между объемами на поверхности поршня и кольцевой поверхности гидроцилиндра в полуоткрытых контурах и для питания накопительных насосов в аккумуляторных устройствах гидравлической жидкостью с определенным минимальным давлением.
Известные гидравлические системы с питающим насосом часто имеют относительно низкую эффективность питающего насоса 5 из-за высокой приводной мощности питающего насоса 5. При большом расходе требуется большое количество насосов или насосов с большим рабочим объемом, что потребует соответственно больше пространства для установки на раздаточной коробке двигателя внутреннего сгорания.
Задачей настоящего изобретения является создание гидравлической системы с питающим насосом, улучшенной в сравнении с системами по предшествующему уровню техники.
Согласно изобретению эта задача решается гидравлической системой, определенной в п.1 формулы изобретения. Гидравлическая система согласно изобретению содержит питающий насос для подачи гидравлической жидкости, в которой питающий насос приводится приводным гидравлическим двигателем. В отличие от предшествующего уровня техники питающий насос тем самым приводится не напрямую от двигателя внутреннего сгорания, а через приводной гидравлический двигатель.
За счет применения приводного гидравлического двигателя для привода питающего насоса получают увеличенную гибкость конфигурации гидравлической системы. В частности, возможно улучшить эффективность путем уменьшения приводной мощности. Дополнительно становится возможной более гибкая схема гидравлической системы, благодаря чему, например, может быть уменьшено требуемое пространство для установки на раздаточной коробке или количество приводных валов на раздаточной коробке.
Питающий насос согласно изобретению может применяться во всех областях, в которых также используются питающие насосы по предшествующему уровню техники. Питающий насос согласно изобретению обычно питает гидравлической жидкостью сторону всасывания дополнительного гидравлического насоса. В частности, питающий насос может применяться для восполнения гидравлической жидкости в замкнутом и в полуоткрытом гидравлическом контуре, для подачи гидравлической жидкости к всасывающему отверстию гидравлического насоса в открытом контуре и в общем для доставки больших объемов масла под низким давлением, например для подачи гидравлической жидкости к всасывающему отверстию накопительного насоса для зарядки гидравлического аккумулятора.
Предпочтительно, система приводного гидравлического двигателя и питающего насоса имеет такую конфигурацию, что приводной гидравлический двигатель может работать под большим давлением, и соответственно с меньшим расходом, чем питающий насос. В частности, приводной гидравлический двигатель тем самым предпочтительно имеет меньший максимальный рабочий объем, чем питающий насос. Согласно изобретению приводной гидравлический двигатель, таким образом, может работать под высоким давлением и с низким расходом, тогда как питающий насос обеспечивает более низкое давление и соответственно более высокий расход. Это является преимуществом, так как питающие насосы должны только обеспечить относительно низкое давление подачи, при этом временами требуются значительные расходы. Схема согласно изобретению здесь предлагает использование приводного двигателя с относительно небольшим рабочим объемом и тем самым относительно низкой приводной мощностью, при этом обеспечивая получение высоких расходов.
Предпочтительно, соотношение давления на входе в приводной гидравлический двигатель и выходе из питающего насоса составляет больше 3:1, более предпочтительно больше 5:1, более предпочтительно больше 10:1 и более предпочтительно больше 30:1. Эти соотношения давлений позволяют использовать питающий насос для различных целей. Если питающий насос должен использоваться, например, для питания замкнутого или полуоткрытого гидравлического контура, требуется относительно высокое давление подачи (например, между 30 и 50 бар). Если приводной гидравлический двигатель работает при давлении 150 бар, соотношение давлений 3:1 обеспечивает работу питающего насоса при 50 бар. При соответственно большем рабочем давлении приводного гидравлического двигателя, например 250 бар, получают соотношение давлений около 5:1. Однако если питающий насос используется в тех областях применения, когда требуется низкое давление подачи, например 5 бар, соответственно возможны более высокие соотношения давлений. Такое давление требуется, например, когда питающий насос питает гидравлической жидкостью насос открытого гидравлического контура.
Уменьшение рабочего давления и соответствующее увеличение расхода позволяют применять небольшие приводные двигатели с более низким расходом и тем самым уменьшить приводную мощность в режимах работы, при которых питающий насос должен обеспечивать только небольшой объем гидравлической жидкости. Не во всех рабочих точках эффективность оказывается лучше, чем в случае прямого привода от двигателя внутреннего сгорания, но при этом рабочих точек с лучшей эффективностью как правило больше.
Поэтому предпочтительно приводной гидравлический двигатель имеет меньший максимальный рабочий объем, чем питающий насос, при этом предпочтительно максимальные рабочие объемы имеют соотношение меньше 1:3, более предпочтительно меньше 1:5, более предпочтительно меньше 1:10, еще более предпочтительно меньше 1:30. Это обеспечивает передаточные отношения, которые уже были описаны выше.
Кроме того, предпочтительно выходной и входной валы приводного гидравлического двигателя и питающего насоса соединены друг с другом без промежуточной механической трансмиссии. Соотношение давлений тем самым определяется только соответствующими соотношениями рабочих объемов.
Предпочтительно, питающий насос выполнен в виде насоса постоянной производительности. В результате может быть получена экономия по стоимости и пространству для установки. Альтернативно или дополнительно, приводной гидравлический двигатель также может быть выполнен в виде двигателя постоянной производительности. В результате аналогично может быть получена экономия по стоимости и пространству для установки.
Кроме того, предпочтительно приводной гидравлический двигатель выполнен в виде двигателя постоянной производительности, и питающий насос выполнен в виде насоса постоянной производительности. Приводной гидравлический двигатель и питающий насос предпочтительно имеют соответствующие соотношения их рабочих объемов, как было указано выше. Эта схема может быть осуществлена на практике особенно недорогим образом.
Однако альтернативно также возможно, чтобы приводной гидравлический двигатель был выполнен в виде двигателя переменной производительности, а питающий насос был выполнен в виде насоса постоянной производительности. Это будет более дорого, однако имеет некоторые преимущества во время работы с точки зрения энергетической эффективности, так как рабочий объем приводного гидравлического двигателя может быть приспособлен к рабочей ситуации. Максимальный рабочий объем приводного гидравлического двигателя и постоянный рабочий объем питающего насоса предпочтительно имеют указанные выше соотношения. Альтернативно, указанные выше соотношения могут также быть получены путем соответствующей регулировки приводного гидравлического двигателя во время работы.
Гидравлическая система согласно изобретению предпочтительно содержит второй гидравлический насос, с помощью которого может приводиться приводной гидравлический двигатель. Возможны различные варианты привода приводного гидравлического двигателя, в каждом из которых второй гидравлический насос может работать при относительно высоком давлении и только должен обеспечить относительно небольшой расход.
В первом варианте настоящего изобретения вторым гидравлическим насосом может быть гидравлический насос, питаемый гидравлической жидкостью с помощью питающего насоса. В результате можно исключить использование отдельного привода для приводного гидравлического двигателя. Предпочтительно, вход приводного гидравлического двигателя соединен или выполнен с возможностью соединения с выходом второго гидравлического насоса, тогда как вход второго гидравлического насоса соединен или выполнен с возможностью соединения с выходом питающего насоса. Это может быть предпочтительно, в частности, для аккумуляторных устройств, в которых требуются большие расходы.
С другой стороны, для привода приводного гидравлического двигателя может быть предусмотрен отдельный второй гидравлический насос. Второй гидравлический насос и приводной гидравлический двигатель тем самым образуют гидравлическую трансмиссию. В частности, только отдельный второй гидравлический насос может служить для привода приводного гидравлического двигателя. Согласно изобретению может применяться второй гидравлический насос с меньшим рабочим объемом, в результате чего уменьшается приводная мощность второго гидравлического насоса. Предпочтительно, второй гидравлический насос имеет меньший максимальный рабочий объем, чем питающий насос. Более предпочтительно соотношение максимальных рабочих объемов второго гидравлического насоса и питающего насоса составляет меньше 1:3, более предпочтительно меньше 1:5, более предпочтительно меньше 1:10 и более предпочтительно меньше 1:30.
За счет меньшего рабочего объема второго гидравлического насоса его приводная мощность в режимах, при которых питающий насос должен подавать меньше гидравлической жидкости или вообще не подавать ее, соответственно меньше, чем в большем гидравлическом насосе, который бы напрямую использовался для подачи гидравлической жидкости в гидравлическую систему. Поэтому лучшая эффективность достигается не во всех рабочих точках. Однако если рассматривать работу во времени, рабочие точки с лучшей эффективностью преобладают, поэтому средняя общая эффективность может быть улучшена.
Согласно изобретению второй гидравлический насос может приводиться с помощью двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя. Двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель предпочтительно служат для привода одного или более дополнительных гидравлических насосов. В частности, может быть предусмотрена коробка передач, через которую двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель приводят второй гидравлический насос, а также один или более дополнительных гидравлических насосов. За счет меньшего рабочего объема второго гидравлического насоса требуемое пространство для установки на коробке передач соответственно также будет меньше.
Предпочтительно второй гидравлический насос выполнен в виде насоса переменной производительности. Более предпочтительно второй гидравлический насос управляется давлением. Это особенно предпочтительно для отдельного второго гидравлического насоса. Благодаря регулятору давления соответствующее более низкое давление подачи питающего насоса регулируется в соответствии с рабочим давлением приводного гидравлического двигателя. В частности, возможно управление давлением, обеспечивающее сохранение определенной постоянной величины рабочего давления приводного гидравлического двигателя. Однако также возможен вариант регулируемого рабочего давления для приводного гидравлического двигателя.
В еще одном варианте осуществления гидравлическая система согласно изобретению содержит аккумулятор высокого давления, соединенный или выполненный с возможностью соединения с приводным гидравлическим двигателем. Тем самым аккумулятор высокого давления обеспечивает гидравлическую жидкость для приводного гидравлического двигателя с соответствующим высоким рабочим давлением. Приводной гидравлический двигатель может быть выполнен с возможностью привода через аккумулятор высокого давления. Дополнительно, приводной гидравлический двигатель может быть соединен или выполнен с возможностью соединения с аккумулятором высокого давления и вторым гидравлическим насосом. Более конкретно, аккумулятор высокого давления может использоваться в системе с управляемым давлением второго гидравлического насоса и приводного гидравлического двигателя.
Питающий насос согласно изобретению может применяться во всех областях, в которых также используются питающие насосы по предшествующему уровню техники.
В частности, питающий насос может подавать гидравлическую жидкость в один или более гидравлических контуров, содержащих гидравлический насос и гидравлический двигатель. В случае замкнутого контура, гидравлическая жидкость, подаваемая через питающий насос, обеспечивает предотвращение кавитаций, как результата падения давления вследствие динамических процессов, таких как вращение насоса, и обеспечивает восполнение потерь масла из-за утечек в гидравлической системе. В полуоткрытом контуре, содержащем насос и гидравлический цилиндр, питающий насос также обеспечивает восполнение разницы между объемами на поверхности поршня и кольцевой поверхности. Предпочтительно питающий насос соединен с обеими сторонами замкнутого или полуоткрытого гидравлического контура через обратные клапаны. Дополнительно, питающий насос может применяться в открытом гидравлическом контуре, содержащем насос и двигатель, для подачи во всасывающее отверстие насоса масла с возможно зависящим от скорости минимальным давлением, например по меньшей мере 5 бар.
Дополнительно также может быть предложена гидравлическая система с третьей гидравлической машиной вытеснительного типа, через которую может заряжаться аккумулятор высокого давления, в которой питающий насос питает гидравлической жидкостью третью гидравлическую машину вытеснительного типа. Тем самым производительность третьей гидравлической машины вытеснительного типа может быть увеличена, так как она работает как самовсасывающий насос вместе с питающим насосом.
Предпочтительно третья гидравлическая машина вытеснительного типа механически соединена или выполнена с возможностью соединения с устройством с гидравлическим приводом, энергия которого может быть рекуперирована путем зарядки гидравлического аккумулятора. Например, устройством может быть грузовая лебедка крана, так что потенциальная энергия, высвобождаемая при опускании груза, может быть преобразована в гидравлическую энергию через третью гидравлическую машину вытеснительного типа и может быть сохранена в гидравлическом аккумуляторе. Аналогично, устройством может быть лебедка изменения вылета, опорно-поворотное устройство или привод механизма передвижения рабочей машины, в частности крана. Использование гидравлического питающего насоса для всасывания гидравлической жидкости увеличивает расход третьей гидравлической машины вытеснительного типа. В частности, она может работать с большими скоростями вращения. Однако без питающего насоса могут возникнуть кавитации на поверхностях скольжения. В результате могут быть смыты большие части, что приведет к засорению смазочных каналов в поршнях. Это в свою очередь ведет к недостатку смазки на поверхности скольжения, так что без питающего насоса может произойти выход из строя всей гидравлической машины вытеснительного типа. Привод питающего насоса согласно настоящему изобретению через приводной гидравлический двигатель обеспечивает уменьшение приводной мощности для привода питающего насоса, в частности в тех рабочих режимах, в которых третья гидравлическая машина вытеснительного типа работает меньше или вообще не используется.
Третья гидравлическая машина вытеснительного типа может также использоваться для привода устройств с помощью гидравлической жидкости, хранящейся в аккумуляторе высокого давления, так что в режимах с высокой нагрузкой запасенная энергия может использоваться для привода устройства или для содействия основному приводу.
Привод приводного гидравлического двигателя питающего насоса может осуществляться с помощью отдельного гидравлического насоса, приводимого двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения вход приводного гидравлического двигателя питающего насоса соединен или выполнен с возможностью соединения с выходом третьей машины вытеснительного типа, а вход третьей машины вытеснительного типа соединен или выполнен с возможностью соединения с выходом питающего насоса. Более конкретно, соответствующие компоненты могут быть постоянным образом соединены друг с другом, в частности без клапанов в соединительных линиях. Таким образом, гидравлическая жидкость, подаваемая третьей машиной вытеснительного типа под высоким давлением, может быть использована для привода приводного гидравлического двигателя и, следовательно, питающего насоса, который в свою очередь обеспечивает гидравлическую жидкость с низким давлением для третьей гидравлической машины вытеснительного типа. Третья гидравлическая машина вытеснительного типа тем самым образует второй гидравлический насос, который приводит приводной гидравлический двигатель. Предпочтительно, вход приводного гидравлического двигателя дополнительно соединен с аккумулятором высокого давления. Если на третью гидравлическую машину вытеснительного типа не действуют никакие внешние силы, отдельные давления находятся в равновесии друг с другом, причем входное давление на приводном двигателе и выходное давление на питающем насосе определяются соотношением рабочих объемов приводного гидравлического двигателя и питающего насоса. Эта схема имеет преимущество в том, что отсутствует приводная мощность, когда третья гидравлическая машина вытеснительного типа находится в положении покоя, т.е. когда устройство не совершает движения. Соответственно, в этих режимах не происходит потерь энергии, так что общая эффективность улучшается соответствующим образом.
Предпочтительно аккумулятор высокого давления может быть соединен с дополнительной гидравлической машиной вытеснительного типа через клапан, причем аккумулятор высокого давления может быть заряжен с помощью дополнительной гидравлической машины вытеснительного типа. Эта схема учитывает, что аккумулятор высокого давления не может быть заряжен только с помощью одной третьей гидравлической машины вытеснительного типа, так как для работы питающего насоса уже требуется определенное давление в аккумуляторе высокого давления. Поэтому дополнительная гидравлическая машина вытеснительного типа может использоваться для начальной зарядки аккумулятора высокого давления.
Гидравлическая система согласно изобретению предпочтительно дополнительно содержит гидравлический контур, включающий в себя гидравлический насос и гидравлический двигатель, при этом гидравлический двигатель приводит некоторое устройство, а третья гидравлическая машина вытеснительного типа механически соединена или выполнена с возможностью соединения с указанным устройством. Гидравлический контур, содержащий гидравлический насос и гидравлический двигатель, тем самым образует основной привод устройства, при этом третья гидравлическая машина вытеснительного типа может использоваться для зарядки аккумулятора высокого давления и для содействия приводу от первого гидравлического контура. Предпочтительно гидравлический насос гидравлического контура приводится с помощью двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя.
Более предпочтительно, гидравлическая система согласно изобретению имеет по меньшей мере один двигатель внутреннего сгорания для привода насоса в первом гидравлическом контуре, содержащем гидравлический насос и гидравлический двигатель. Согласно изобретению предлагается система из приводного гидравлического двигателя и питающего насоса для обеспечения гидравлической жидкостью первого гидравлического контура. Двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель может приводить второй гидравлический насос, который приводит приводной гидравлический двигатель питающего насоса. Эта схема дополнительно может включать в себя вторую систему согласно изобретению из приводного гидравлического двигателя и питающего насоса. В частности, указанная дополнительная система предпочтительно служит для питания гидравлической жидкостью третьей гидравлической машины вытеснительного типа, через которую может заряжаться аккумулятор высокого давления.
Настоящее изобретение дополнительно относится к способу подачи гидравлической жидкости в гидравлическую систему через питающий насос. Согласно изобретению предусматривается, что питающий насос приводится с помощью приводного гидравлического двигателя. Совершенно очевидно, что способ согласно изобретению обеспечивает те же преимущества, что уже были описаны выше при рассмотрении гидравлической системы. Согласно изобретению питающий насос используется, например, для подачи гидравлической жидкости в замкнутый или полуоткрытый гидравлический контур или для обеспечения гидравлической жидкости на стороне всасывания гидравлического насоса. В частности, указанный насос может быть насосом открытого гидравлического контура, содержащего гидравлический насос и двигатель, или накопительным насосом для гидравлического аккумулятора.
Предпочтительно приводной гидравлический двигатель работает с большим давлением и соответственно с меньшим расходом, чем питающий насос. Как уже было указано выше, высокое рабочее давление на приводном гидравлическом двигателе тем самым может быть преобразовано в низкое давление подачи питающего насоса, согласно изобретению, при этом достигается соответствующее увеличение расхода. Предпочтительно соотношение давлений составляет больше 3:1, более предпочтительно больше 5:1, более предпочтительно больше 10:1 и еще более предпочтительно больше 30:1. Как уже было описано выше при рассмотрении гидравлической системы, питающий насос тем самым может применяться для различных целей. Соотношение давлений определяется рабочим давлением для приводного гидравлического двигателя и давлением подачи, которое должен обеспечивать питающий насос. Чем выше рабочее давление приводного гидравлического двигателя, тем меньше требуемый расход и, следовательно, гидравлическая приводная мощность, в частности, когда приводной гидравлический двигатель в свою очередь приводится через гидравлический насос.
Предпочтительно питающий насос работает с давлением подачи ниже 70 бар, в частности с давлением между 0,1 и 50 бар. Типичное давление подачи гидравлической жидкости составляет, например, 5 бар для подачи на сторону всасывания гидравлического насоса, питаемого гидравлической жидкостью питающим насосом. С другой стороны, для питания замкнутого или полуоткрытого гидравлического контура типичное давление составляет около 35 бар. В свою очередь приводной гидравлический двигатель работает при рабочем давлении более 150 бар, при этом типичное рабочее давление может быть около 250 бар.
Предпочтительно способ согласно изобретению осуществляется так, как уже было описано при рассмотрении гидравлической системы. В частности, способ согласно изобретению является способом работы гидравлической системы, как было описано выше.
Настоящее изобретение далее будет пояснено более подробно с помощью вариантов его осуществления и прилагаемых чертежей, где
фиг.0 показывает гидравлическую систему согласно предшествующему уровню техники;
фиг.1 показывает первый вариант осуществления настоящего изобретения, в котором питающий насос для подачи гидравлической жидкости включен в замкнутый гидравлический контур;
фиг.2 показывает второй вариант осуществления настоящего изобретения, в котором питающий насос для подачи гидравлической жидкости включен в замкнутый гидравлический контур и полуоткрытый гидравлический контур;
фиг.3 показывает третий вариант осуществления настоящего изобретения, в котором первый питающий насос согласно изобретению для подачи гидравлической жидкости включен в замкнутый гидравлический контур, а второй питающий насос согласно изобретению используется для питания гидравлической жидкостью накопительного насоса;
фиг.4 показывает четвертый вариант осуществления настоящего изобретения, в котором первый питающий насос согласно изобретению опять подает гидравлическую жидкость в замкнутый гидравлический контур, а второй питающий насос согласно изобретению питает накопительный насос гидравлической жидкостью, и в котором приводной гидравлический двигатель второго питающего насоса приводится с помощью накопительного насоса.
На фиг.1 показан первый вариант осуществления гидравлической системы согласно изобретению. Здесь имеется первый гидравлический контур, содержащий гидравлический насос 1 и гидравлический двигатель 2. Гидравлический насос 1 приводится двигателем 3 внутреннего сгорания. С этой целью гидравлический насос 1 механически соединен с двигателем 3 внутреннего сгорания через трансмиссию 7 и возможно через муфту. В качестве альтернативы двигателю внутреннего сгорания может также использоваться электродвигатель. Гидравлический насос 1 гидравлически соединен с гидравлическим двигателем 2 и приводится от него. Гидравлический двигатель 2 в свою очередь приводит устройство 4, в данном случае лебедку. Лебедка, в частности, может быть грузовой лебедкой крана. Альтернативно, устройство может быть лебедкой для изменения вылета, опорно-поворотным устройством или узлом привода механизма перемещения. Гидравлическая система может использоваться, например, в самоходной рабочей машине, в частности кране. В данном варианте осуществления первый гидравлический контур выполнен в виде замкнутого гидравлического контура между гидравлическим насосом 1 и гидравлическим двигателем 2. Гидравлический двигатель 2 выполнен в виде ротационной машины и включает в себя выходной вал, который приводится в движение путем преобразования гидравлической энергии в механическую энергию в гидравлическом двигателе 2. В данном варианте осуществления и гидравлический насос 1, и гидравлический двигатель 2, каждый, выполнены с возможностью регулирования, а именно в виде насоса переменной производительности и двигателя переменной производительности соответственно.
Согласно изобретению предусмотрен питающий насос 20, который приводится приводным гидравлическим двигателем 30. Через обратные клапаны 6 питающий насос 20 соединен с обеими половинами первого гидравлического контура. Подача гидравлической жидкости осуществляется для того, чтобы избежать кавитаций в первом гидравлическом контуре, и для восполнения гидравлической жидкости, которая утекает из гидравлического контура из-за наружных утечек.
В данном варианте осуществления приводной гидравлический двигатель 30 выполнен в виде двигателя постоянной производительности. Питающий насос 20 подобным образом выполнен в виде насоса постоянной производительности. Приводной гидравлический двигатель 30 имеет меньший рабочий объем, чем питающий насос 20. В частности, соотношение рабочих объемов приводного гидравлического двигателя и питающего насоса составляет около 1:7. Следовательно, если питающий насос 20 питает первый гидравлический контур гидравлической жидкостью с давлением, например, 35 бар, то приводной гидравлический двигатель 30 при этом может работать с рабочим давлением около 250 бар. Конечно, для системы приводного гидравлического двигателя 30 и питающего насоса 20 возможны также и другие соотношения рабочих объемов, которые определяются оптимальным рабочим давлением для приводного гидравлического двигателя 30 и давлением подачи, требуемым от питающего насоса 20. В данном варианте осуществления питающий насос 20 приводится приводным гидравлическим двигателем 30 без промежуточной механической трансмиссии, так что получается компактный узел с малыми потерями.
Приводной гидравлический двигатель 30 в свою очередь приводится вторым гидравлическим насосом 40. Гидравлический насос 40 подобным образом приводится двигателем 3 внутреннего сгорания, для чего он соединен с ним через трансмиссию 7. За счет использования приводного гидравлического двигателя 30 с небольшим рабочим объемом второй гидравлический насос 40 может соответственно также иметь небольшие размеры. Гидравлический насос 40 предпочтительно имеет максимальный рабочий объем, который меньше рабочего объема питающего насоса 20. Более конкретно, второй гидравлический насос 40 имеет максимальный рабочий объем, который приблизительно соотносится с рабочим объемом питающего насоса 20 так, как это было указано для рабочих объемов приводного гидравлического двигателя 30 и питающего насоса 20. Гидравлический насос 40 представляет собой насос переменной производительности. Гидравлический насос 40 запускается с помощью регулятора давления.
Схема согласно изобретению имеет преимущество в том, что в рабочих режимах, в которых через питающий насос 20 подается только немного или вообще не подается гидравлического масла, приводная мощность второго гидравлического насоса 40, имеющего небольшие размеры, соответственно меньше, чем в большом гидравлическом насосе. В сравнении с обычной подачей через питающий насос, который приводится напрямую через двигатель внутреннего сгорания, эффективность не будет лучше во всех рабочих точках, однако рабочие точки с лучшей эффективностью, очевидно, преобладают, если рассматривать работу во времени. Результатом этого является улучшенная общая эффективность схемы. Дополнительно, настоящее изобретение имеет преимущество в том, что пространство для установки, требуемое на коробке передач, может быть значительно уменьшено, так как здесь используется только небольшой насос. Возможно меньше приводных валов будут необходимы в коробке передач, так как множество гидравлических контуров может также питаться с помощью системы питания согласно изобретению, благодаря обеспечиваемому ей большому расходу.
Такая схема показана на фиг.2. Схема, показанная на фиг.1, которая содержит первый гидравлический контур с гидравлическим насосом 1 и гидравлическим двигателем 2 и систему питания согласно изобретению, расширена вторым гидравлическим контуром. Второй гидравлический контур включает в себя второй гидравлический насос 101 и второй гидравлический двигатель 102. Второй гидравлический двигатель 102 представляет собой гидравлический цилиндр, обе камеры которого соединены с входами и выходами гидравлического насоса 101. Соответственно, имеется полуоткрытый гидравлический контур, так как разница величин между объемами на поверхности поршня и кольцевой поверхности гидравлического цилиндра 102 должна быть восполнена с помощью питающего насоса при перемещении гидравлического поршня 103. Питающий насос 20 системы питания согласно изобретению в свою очередь соединен с обеими ветвями полуоткрытого гидравлического контура через обратные клапаны 6. Дополнительно предусмотрен клапан 104 на стороне поршня, через который может вытекать гидравлическая жидкость.
Согласно изобретению питающий насос 20 тем самым может использоваться для питания нескольких гидравлических контуров. Гидравлический контур, показанный на фиг.2, может использоваться, например, в кране, где гидравлический цилиндр 102 используется, например, в качестве цилиндра подъема-опускания стрелы, а гидравлический двигатель 2 используется для привода лебедки. Как показано на фиг.2, привод лебедки может также осуществляться через механическую трансмиссию 8 и муфту 9.
На фиг.3 и фиг.4 показаны два дополнительных варианта осуществления настоящего изобретения, в каждом из которых предусмотрена третья машина 50 вытеснительного типа, с помощью которой может заряжаться аккумулятор 60 высокого давления. Схема согласно изобретению, содержащая питающий насос и приводной гидравлический двигатель, используется в вариантах осуществления на фиг.3 и фиг.4 для питания гидравлической жидкостью с определенным максимальным давлением стороны всасывания третьей машины 50 вытеснительного типа, работающей в качестве накопительного насоса. Расход третьей машины 50 вытеснительного типа тем самым может быть значительно увеличен. В частности, она может работать с более высокими скоростями вращения, чем было бы возможно без питающего насоса.
На фиг.3 и фиг.4 третья машина 50 вытеснительного типа используется для рекуперации энергии из устройства 4 или для содействия его приводу. Имеется первый гидравлический контур, содержащий гидравлический насос 1 и гидравлический двигатель 2, с помощью которого может осуществляться привод устройства 4, в данном случае грузовой лебедки крана. Как уже было показано в первом варианте осуществления, гидравлический насос 1 приводится двигателем внутреннего сгорания. Третья гидравлическая машина вытеснительного типа соединена с приводным валом устройства 4 так, что, например, при опускании груза третья гидравлическая машина 50 вытеснительного типа работает в качестве гидравлического насоса, который приводится устройством 4, и подает гидравлическую жидкость в аккумулятор 60 высокого давления. С другой стороны, при подъеме груза гидравлический двигатель 2 может получить содействие в работе от третьей гидравлической машины 50 вытеснительного типа, которая работает как гидравлический двигатель и приводится гидравлической жидкостью в аккумуляторе 60 высокого давления. В обоих вариантах осуществления дополнительно предусмотрен клапан 70, через который аккумулятор 60 высокого давления может быть соединен с гидравлическим насосом 1, чтобы обеспечить возможность зарядки гидравлического аккумулятора.
Согласно изобретению третья машина 50 вытеснительного типа питается гидравлической жидкостью питающим насосом 21 или 22. Предусмотрены системы 11, 12 питания, каждая согласно изобретению, в которых питающий насос 21, 22 приводится приводным гидравлическим двигателем 31, 32. Так как питающий насос 21, 22 должен питать третью гидравлическую машину 50 вытеснительного типа большими объемами гидравлической жидкости с соответствующим давлением подачи, соотношение между рабочими объемами приводных гидравлических двигателей 31, 32 и питающих насосов 21, 22 настраивается соответствующим образом. Типичное соотношение, например, может составлять 1:50, так что с давлением подачи питающего насоса 21, 22 около 5 бар для приводных гидравлических двигателей 31 и 32 получают рабочее давление около 250 бар. Приводные гидравлические двигатели и питающие гидравлические насосы, каждый, здесь снова выполнены в виде насосов постоянной производительности. Приводные гидравлические двигатели и питающие гидравлические насосы, каждый, соединены друг с другом без промежуточной механической трансмиссии.
Согласно настоящему изобретению в обоих вариантах осуществления имеется дополнительный питающий насос 20 для питания гидравлической жидкостью первого гидравлического контура. Система 10 питания согласно изобретению имеет ту же конструкцию, что и на фиг.1 для первого варианта осуществления. В частности, имеется приводной гидравлический двигатель 30 для привода питающего насоса 20, причем приводной гидравлический двигатель 30 в свою очередь приводится через второй гидравлический насос 40. Второй гидравлический насос 40 в свою очередь приводится двигателем 3 внутреннего сгорания.
С другой стороны, привод питающих насосов 21 и 22 для питания третьей гидравлической машины 50 вытеснительного типа в вариантах осуществления на фиг.3 и фиг.4 осуществляется различным образом.
В третьем варианте осуществления, показанном на фиг.3, приводной гидравлический двигатель 31 для привода питающего насоса 21 приводится отдельным вторым гидравлическим насосом 41, который служит только для привода приводного гидравлического двигателя 31. Указанный гидравлический насос 41 в свою очередь выполнен в виде насоса переменной производительности с управлением давлением. Гидравлический насос 41 подобным образом приводится двигателем 3 внутреннего сгорания, для чего соответствующим образом оборудована коробка 7 передач. Привод системы питания третьей гидравлической машины вытеснительного типа, таким образом, по существу имеет ту же конструкцию, что уже была описана для систем питания в первом и втором вариантах осуществления. В частности, второй гидравлический насос 41 имеет меньший максимальный рабочий объем, чем питающий насос 21, так что соответственно может быть получена экономия пространства для установки на коробке передач и может быть уменьшена приводная мощность.
На фиг.4 показан альтернативный вариант осуществления привода, показанного на фиг.3, для питающего насоса третьей гидравлической машины 50 вытеснительного типа. Вход приводного гидравлического двигателя 32 напрямую соединен с аккумулятором 60 высокого давления и выходом на стороне аккумулятора третьей гидравлической машины 50 вытеснительного типа. Выход питающего насоса 22 с другой стороны соединен с входом третьей гидравлической машины вытеснительного типа, который образует сторону всасывания при работе аккумулятора. Соотношение давления на стороне всасывания и стороне аккумулятора третьей гидравлической машины 50 вытеснительного типа регулируется соотношением рабочих объемов между приводным гидравлическим двигателем 32 и питающим насосом 22. Когда третья гидравлическая машина 50 вытеснительного типа находится в положении покоя, приводной двигатель 32 и питающий насос 22 также находятся в положении покоя в статическом равновесии, так что отсутствуют приводная мощность и потери энергии. Когда третья гидравлическая машина 50 вытеснительного типа работает в режиме нагнетания, часть гидравлической жидкости, подаваемой в гидравлический аккумулятор 60 с высоким давлением, используется для привода приводного гидравлического двигателя 32 и тем самым питающего насоса 22.
В обоих вариантах осуществления обеспечивается, что когда третья гидравлическая машина 50 вытеснительного типа работает в режиме мотора, гидравлическая жидкость может вытекать через клапан 51 сброса давления.
Настоящее изобретение предлагает систему подачи, с помощью которой гидравлическая система может быть выполнена более гибко. В частности, может быть уменьшена приводная мощность или может быть получена экономия пространства для установки на коробке передач.
1. Гидравлическая система с питающим насосом для подачи гидравлической жидкости, отличающаяся тем, что питающий насос выполнен с возможностью приведения в действие приводным гидравлическим двигателем.
2. Гидравлическая система по п.1, отличающаяся тем, что система приводного гидравлического двигателя и питающего насоса выполнена с возможностью осуществления работы приводным гидравлическим двигателем с большим давлением и соответственно меньшим расходом, чем питающий насос, причем соотношение давлений предпочтительно больше 3:1, более предпочтительно больше 5:1, более предпочтительно больше 10:1, более предпочтительно больше 30:1.
3. Гидравлическая система по пп.1 или 2, отличающаяся тем, что питающий насос выполнен в виде насоса постоянной производительности.
4. Гидравлическая система по п.1, отличающаяся тем, что содержит второй гидравлический насос, с помощью которого приводится в действие приводной гидравлический двигатель, причем второй гидравлический насос предпочтительно выполнен в виде насоса переменной производительности.
5. Гидравлическая система по п.4, отличающаяся тем, что второй гидравлический насос питается гидравлической жидкостью с помощью питающего насоса.
6. Гидравлическая система по п.4, отличающаяся тем, что имеется отдельный второй гидравлический насос для привода приводного гидравлического двигателя.
7. Гидравлическая система по п.4, отличающаяся тем, что второй гидравлический насос выполнен с возможностью приведения в действие двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем, причем предпочтительно двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель служит для привода одного или более дополнительных гидравлических насосов.
8. Гидравлическая система по п.1, содержащая аккумулятор высокого давления, соединенный или выполненный с возможностью соединения с приводным гидравлическим двигателем.
9. Гидравлическая система по п.1, отличающаяся тем, что питающий насос выполнен с возможностью подачи гидравлической жидкости в один или более гидравлических контуров, содержащих гидравлический насос и гидравлический двигатель, в частности, через один или более обратных клапанов.
10. Гидравлическая система по п.1, отличающаяся тем, что питающий насос выполнен с возможностью подачи гидравлической жидкости в третью гидравлическую машину вытеснительного типа, с помощью которой заряжается аккумулятор высокого давления, причем предпочтительно третья гидравлическая машина вытеснительного типа механически соединена или выполнена с возможностью соединения с устройством с гидравлическим приводом, энергия которого может быть рекуперирована путем зарядки гидравлического аккумулятора.
11. Гидравлическая система по п.1, отличающаяся тем, что вход приводного гидравлического двигателя соединен или выполнен с возможностью соединения с выходом третьей машины вытеснительного типа, при этом вход третьей машины вытеснительного типа соединен или выполнен с возможностью соединения с выходом питающего насоса, при этом вход приводного гидравлического двигателя дополнительно предпочтительно соединен с аккумулятором высокого давления.
12. Способ подачи гидравлической жидкости в гидравлическую систему через питающий насос, отличающийся тем, что питающий насос приводят в действие приводным гидравлическим двигателем.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что используют приводной гидравлический двигатель, который работает с большим давлением и соответственно меньшим расходом, чем питающий насос, причем соотношение давлений предпочтительно больше 3:1, более предпочтительно больше 5:1, более предпочтительно больше 10:1, более предпочтительно больше 30:1.
14. Способ по пп.12 или 13, отличающаяся тем, что используют питающий насос для подачи гидравлической жидкости с давлением ниже 70 бар, в частности с давлением между 0,1 и 50 бар.
15. Способ по любому из пп.12-13, отличающийся тем, что его используют для обеспечения работы гидравлической системы по любому из пп.1-11.
