Рабочая машина с гидравликой для рекуперации энергии
Изобретение может быть использовано в рабочих машинах с по меньшей мере одним гидравлическим исполнительным элементом для приведения в действие рабочего оборудования. Рабочая машина имеет по меньшей мере один гидравлический исполнительный элемент (80) для приведения в действие рабочего оборудования, гидравлические потребители (100), (110), два приводимых в движение приводным агрегатом (10) рабочей машины вытеснительных узла (20), (30), и блок (90) управления. Первый вытеснительный узел (20) питает блок (90) управления гидравлической средой из гидравлического бака. Второй вытеснительный узел (30) в рабочем режиме питает блок (90) управления гидравлической средой из гидравлического бака и во время режима рекуперации является приводимым в движение гидравлическим объемом, вытесненным указанным по меньшей мере одним гидравлическим исполнительным элементом (80) или гидравлическим потребителем (100), (110), чтобы запитывать кинетическую энергию обратно в приводной агрегат (10). Блок (90) управления соединяет напорные трубопроводы первого и второго вытеснительного узла (20), (30) с гидравлическим исполнительным элементом (80) и потребителями (100), (110). Предусмотрен первый ходовой клапан (40) с по меньшей мере двумя положениями переключения, из которых первое положение переключения открывает пропускание от второго вытеснительного узла (30) к блоку (90) управления, а второе положение переключения прерывает объемный поток между вторым вытеснительным узлом (30) и блоком (90) управления. Предусмотрен второй ходовой клапан (50) с по меньшей мере двумя положения переключения, с помощью которого обеспечивается возможность открывания или запирания непосредственного соединения между гидравлическим исполнительным элементом (80) и вторым вытеснительным узлом (30), в частности объемный поток от исполнительного элемента (80) ко второму вытеснительному узлу (30). Технический результат заключается в упрощении конструкции. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение касается рабочей машины с по меньшей мере одним гидравлическим исполнительным элементом для приведения в действие рабочего оборудования и приводимый в движение приводным агрегатом рабочей машины первый вытеснительный узел, который питает гидравлический исполнительный элемент гидравлической средой из гидравлического бака.
Примером соответствующей рабочей машины является гидравлический экскаватор, консольная стрела которого может приводиться в действие посредством гидравлического линейного исполнительного элемента, такого как узел из поршня и цилиндра (цилиндро-поршневой узел). Обычно для опускания стрелы не должна затрачиваться гидравлическая энергия, так как стрела может опускаться под действием тяжести. В этой связи желательно запитывать высвобождающуюся при этом потенциальную энергию обратно в систему.
Из уровня техники до сих пор известны разные методики решения рекуперации энергии. Часть этих методик решения опирается на замкнутый гидравлический контур для рекуперации энергии, что, однако, сравнительно дорого и сложно. В соответствии с альтернативными решениями при движении опускания запитываемой обратно гидравлической средой перемещается вытеснитель. Создаваемый при этом вращающий момент осуществляет привод подключенного генератора для выработки электрической энергии. Необходимая для этого электрика делает это решение также сравнительно трудоемким и дорогим, в частности потому, что регенерированная энергия сначала должна временно (промежуточно) аккумулироваться.
Поэтому ищется альтернативное решение, являющееся сравнительно простым.
Решается эта задача с помощью рабочей машины в соответствии с признаками п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления рабочей машины являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
В соответствии с изобретением, следовательно, известная рабочая машина дополняется по меньшей мере одним, приводимым в движение приводным агрегатом вторым вытеснительным узлом, который в рабочем режиме питает гидравлический исполнительный элемент и/или другие отдельные гидравлические потребители гидравлической средой из гидравлического бака. Во время режима рекуперации гидравлическим объемом, вытесненным указанным по меньшей мере одним гидравлическим исполнительным элементом или другим гидравлическим потребителем, приводится в движение второй вытеснительный узел. Выработанная при этом кинетическая энергия через приводной вал запитывается обратно в приводной агрегат, благодаря чему во время режима рекуперации приводной агрегат разгружается.
Этот дополнительный второй вытеснительный узел служит, следовательно, не только для регенерации энергии, но и действует в нормальном рабочем режиме как дополнительный рабочий насос, который либо поддерживает первый вытеснительный узел, либо, альтернативно, снабжает энергией отдельные потребители.
Отличительным для предлагаемого изобретением решения является, что как первый вытеснительный узел, так и второй вытеснительный узел являются частью открытого гидравлического циркуляционного контура, т.е. гидравлический исполнительный элемент снабжается энергией через открытый гидравлический циркуляционный контур. Благодаря этому реализация предлагаемого изобретением решения заметно проще по сравнению с существующими решениями уровня техники.
По предпочтительному варианту осуществления изобретения предусмотрен блок управления, с помощью которого выходящие напорные трубопроводы первого, а также второго вытеснительного узла могут соединяться с гидравлическим исполнительным элементом и при необходимости с другими потребителями. Соответствующий блок управления включает в себя по меньшей мере минимум один золотник управления для гидравлического исполнительного элемента, соответственно, другие золотники управления для дополнительных опциональных потребителей. Соответствующий золотник управления может предпочтительно предусматривать несколько состояний переключения, напр., по одному положению переключения для каждого направления движения исполнительного элемента и при необходимости нейтральное положение для отделения напорного трубопровода от входа исполнительного элемента. То же самое относится предпочтительно к указанному по меньшей мере одному другому золотнику управления для опциональных потребителей.
По особенно предпочтительному варианту осуществления предусмотрен по меньшей мере один первый клапан, в частности ходовой клапан, имеющий по меньшей мере два положения переключения, который расположен между вторым вытеснительным узлом и блоком управления. Посредством этих указанных по меньшей мере двух положений переключения может открываться, соответственно, прерываться соединение между вторым вытеснительным узлом и блоком управления. Итак, следовательно, предусмотрено первое положение переключения, которое открывает объемный поток от второго вытеснительного узла к блоку управления, в то время как второе положение переключения прерывает объемный поток между вторым вытеснительным узлом и блоком управления.
Дополнительно может быть предусмотрен по меньшей мере один второй клапан, в частности ходовой клапан, который включает, соответственно, прерывает непосредственное соединение между указанным по меньшей мере одним гидравлическим исполнительным элементом и вторым вытеснительным узлом. В частности, этот второй ходовой клапан соединен с выходом гидравлического исполнительного элемента, на котором при обусловленном нагрузкой опускании для рекуперации энергии может создаваться соответствующий объемный поток. У узла из поршня и цилиндра это может быть предпочтительно разъем (подключение) на стороне дна. Второй ходовой клапан включает в себя идеальным образом по меньшей мере два положения переключения, при этом первое положение переключения включает объемный поток от гидравлического исполнительного элемента ко второму вытеснительному узлу, в то время как второе положение переключения запирает объемный поток от исполнительного элемента ко второму вытеснительному узлу.
Помимо этого, целесообразно, когда предусмотрено по меньшей мере одно машинное управление рабочей машины, которое соответственно активирует первый и второй ходовой клапан для режима рекуперации, соответственно, нормального рабочего режима. Соответствующее активирование может осуществляться в зависимости от положения рычага обслуживания, предусмотренного для приведения в действие исполнительного элемента. Это машинное управление может быть выполнено в виде отдельного машинного управления, однако предлагается его интеграция в уже предусмотренное машинное управление.
Предпочтительно, если первый ходовой клапан для режима рекуперации приводится машинным управлением в его запертое положение, в то время как второй ходовой клапан включается в его пропускающее положение. В частности, клапаны соответственно включаются машинным управлением, когда рычаг обслуживания приводится в положение для обусловленного нагрузкой опускания. В этом состоянии созданный вследствие опускания исполнительного элемента объемный поток через второй ходовой клапан может питать работающий как гидромотор второй вытеснительный узел.
Для нормального рабочего режима, предпочтительно как только посредством рычага обслуживания инициируется движение, противоположное движению опускания под действием тяжести, машинное управление включает первый ходовой клапан в его пропускающее положение, в то время как второй ходовой клапан пребывает в своем запертом положении. Работающий как гидронасос второй вытеснительный узел всасывает в этом случае гидравлическую среду из бака и запитывает объемный поток через первый ходовой клапан в напорный трубопровод рабочего контура, соответственно, в напорный трубопровод блока управления. То же самое может относиться и к нейтральному положению рычага обслуживания.
Предпочтительно указанный по меньшей мере один гидравлический исполнительный элемент представляет собой узел из поршня и цилиндра, который предпочтительно служит для приведения в действие стрелы рабочей машины. Следовательно, при опускании стрелы рабочая машина переключается в режим рекуперации, так что отдаваемая потенциальная энергия посредством второго вытеснительного узла может запитываться обратно в общую систему. Однако возможно также, когда по меньшей мере один гидравлический исполнительный элемент представляет собой вращательный потребитель, напр., гидравлический привод движения рабочей машины.
Второй вытеснительный узел может представлять собой переставляемый двигатель-насос. Возможен также электрически регулируемый насос, имеющий обратный клапан на всасывании. Последнее привело бы к ненужности вышеназванного первого ходового клапана между вытеснительным насосом и блоком управления.
При применении переставляемого гидромотора, соответственно, электрически регулируемого насоса предусмотрено, что машинное управление рабочей машины настраивает угол поворота переставляемого гидромотора, соответственно, электрически регулируемого насоса в режиме рекуперации в зависимости от желаемой номинальной скорости движения гидравлического исполнительного элемента, в частности узла из поршня и цилиндра, т.е. в зависимости от желаемой скорости опускания гидравлического исполнительного элемента, предпочтительно плеча стрелы. Желаемая скорость опускания может предпочтительно находиться по фактическому положению рычага обслуживания для приведения в действие исполнительного элемента. Следовательно, машинное управление соединено с рычагом обслуживания для нахождения его фактического положения. Посредством настроенного угла поворота может настраиваться максимальный объемный поток, вызываемый исполнительным элементом в режиме рекуперации.
Если гидравлический исполнительный элемент представляет собой вращательный привод и рекуперация осуществляется в режиме торможения вращательного привода, то угол поворота может получаться в зависимости от положения рычага для управления вращательным приводов и/или в зависимости от зарегистрированной сенсором частоты вращения вращательного привода.
Идеальным образом по меньшей мере один другой гидравлический потребитель во время режима рекуперации может снабжаться гидравлической энергией от первого вытеснительного узла. В режиме двигателя работает только второй вытеснительный узел, нормальный рабочий режим первого вытеснительного узла остается незатронутым этим.
Может быть предусмотрено, чтобы между вторым ходовым клапаном и вторым вытеснительным узлом дополнительно был введен дроссель, в частности варьируемая измерительная диафрагма, предпочтительно в виде пропорционального ходового клапана, имеющего открытое и запирающее конечное положение. Посредством степени открытия дросселя можно управлять инициируемой частотой вращения второго вытеснительного узла путем дросселирования объемного потока, создаваемого исполнительным элементом. В частности, тем самым должно уменьшаться, соответственно, пресекаться повышение частоты вращения приводного агрегата за счет отдаваемой кинетической энергии второго вытеснительного узла.
Далее, можно расположить на выходе второго ходового клапана по меньшей мере один пропорционально управляемый байпасный клапан, степень открытия которого повышается машинным управлением, в случае если желаемая скорость движения исполнительного элемента в режиме рекуперации не может достигаться вследствие ограничения объемного потока второго вытеснительного узла, т.е. необходимый объемный поток на выходе исполнительного элемента превосходил бы максимально возможный объемный поток второго вытеснительного узла. С помощью байпасного клапана избыточный объемный поток может направляться через байпас в гидравлический бак, так что гарантировано достижение желаемой скорости движения исполнительного элемента.
Далее другие преимущества и свойства изобретения поясняются на одном из примеров осуществления, изображенном на фигурах. Показано:
фиг.1: гидравлическая блок-схема для пояснения предлагаемого изобретением принципа действия рабочей машины в виде гидравлического экскаватора;
фиг.2: гидравлическая блок-схема для первого примера осуществления настоящего изобретения;
фиг.3: другая гидравлическая блок-схема для второго примера осуществления;
фиг.4: другая гидравлическая блок-схема для третьего примера осуществления;
фиг.5: гидравлическая блок-схема модификации третьего примера осуществления в соответствии с фиг.4 и
фиг.6: гидравлическая блок-схема для пояснения видоизменения всех примеров осуществления в соответствии с фиг.1-5.
Надо пояснить основополагающий принцип действия изобретения с помощью заэскизированной гидравлической блок-схемы фиг.1. При этом блок 90 управления для активирования гидравлического исполнительного элемента 80 подробно не изображен, а независимо от этого надо пояснить с помощью блок-схемы основную мысль изобретения.
Здесь виден линейный исполнительный элемент в виде узла 80 из поршня и цилиндра, который служит для приведения в действие стрелы экскаватора предлагаемой изобретением рабочей машины. Требуемое гидравлическое давление предоставляется основным насосом 20, привод которого осуществляется от центрального приводного агрегата 10. Насос 20 выполнен в виде перестановочного насоса. Гидравлический контур выполнен в виде открытого гидравлического циркуляционного контура, так как гидравлический насос 20 всасывает необходимую гидравлическую среду из бака и посредством блока 90 управления снабжает линейный исполнительный элемент 80 гидравлической энергией. Посредством блока 90 питающее давление может выборочно подводиться к расположенному на стороне дна или расположенному на стороне штока разъему исполнительного элемента для управления направлением приведения в действие поршня.
В соответствии с изобретением смонтирован второй вытеснительный узел 30, который посредством того же самого выходного вала приводного агрегата 10 вместе с первым вытеснительным узлом 20 приводится в движение приводным агрегатом 10. Этот второй вытеснительный узел выполнен в виде переставляемого двигателя-насоса, угол поворота которого настраивается центральным машинным управлением 60. Вытеснительный узел 30 соединен, во-первых, с гидравлическим баком, и в нормальном рабочем режиме в зависимости от настроенного угла поворота предоставляет на своем выходе соответствующий объемный поток. Этот напорный трубопровод через первый ходовой клапан 40 соединен с блоком 90 управления, при этом выход ходового клапана 40 объединяется с напорным выходным трубопроводом основного насоса 20.
Ходовой клапан 40 имеет два положения переключения. В первом положении переключения клапан пропускает в направлении блока 90 управления, так что выходное давление гидромотора 30 вместе с напорным трубопроводом основного насоса 20 действует на напорном входе блока 90 управления. Во втором положении переключения клапан запирается. Это положение переключения ходового клапана создается управлением 60.
Помимо этого, вытеснительный узел 30 через тот же самый разъем посредством ходового клапана 50 соединен с линейным исполнительным элементом 80. В показанном примере осуществления вход клапана соединен с расположенным на стороне дна разъемом линейного исполнительного элемента, так как там в режиме рекуперации, т.е. при опускании стрелы экскаватора, выходящим на стороне дна гидравлическим маслом создается объемный поток.
Клапан 50 имеет также два положения переключения, из которых одно открывает пропускание от исполнительного элемента 80 к гидромотору 30, а второе запирает пропускание. И этот ходовой клапан 50 активируется центральным устройством 60 управления.
Посредством центрального блока 90 управления другие гидравлические потребители 100, 110 могут снабжаться необходимым уровнем давления с помощью насосов 20, 30. Посредством рычага 70 обслуживания обслуживается исполнительный элемент 80.
Положение рычага обслуживания распознается управлением. В нейтральном положении рычага 70 обслуживания, соответственно, в его положении для подъема стрелы (ниже называемого рабочим режимом) управление 60 отвечает за то, чтобы клапан 40 пребывал в своем пропускающем положении, а клапан 50 в запертом положении. Вытеснительный узел 30 работает в этом случае как дополнительный рабочий насос, и созданный объемный поток предоставляется через клапан 40 на напорном входе блока 90 управления. Вследствие запертого положения клапана 50 расположенный на стороне дна разъем исполнительного элемента соединен только с блоком 90 управления. Наряду с исполнительным элементом 80, с помощью рабочих насосов 20, 30 могут снабжаться маслом другие потребители 100, 110.
Если рычаг 70 обслуживания приводится в соответствующее положение для опускания стрелы экскаватора, то это распознается управлением 60, и гидравлика включается в режим рекуперации. Для этого клапан 40 включается управлением 60 в его запертое положение, вследствие чего объемный поток от второго вытеснительного узла 30 к блоку 90 управления прерывается. Одновременно управление 60 включает второй ходовой клапан 50 в его пропускающее положение, а угол поворота гидромотора 30 настраивается на отрицательный угол поворота. Благодаря этому гидравлическое давление на стороне дна исполнительного элемента 80 может отдаваться через ходовой клапан 50 работающему как двигатель вытеснительному узлу, вследствие чего этот узел создает вращающий момент, который разгружает приводной вал приводного двигателя 10.
Конкретный угол поворота двигателя-насоса 30 устанавливается управлением 60 в зависимости от фактического отклонения рычага 70, потому что он в итоге является решающим для достижимой скорости опускания консольной стрелы. Другие потребители 100, 110 могут в режиме рекуперации продолжать снабжаться гидравлическим маслом с помощью рабочего насоса 20.
На фиг.2 показаны подробности блока 90 управления для активирования исполнительного элемента 80, а также других потребителей 100 по первому примеру осуществления. Прочие компоненты соответствуют конструкции фиг.1. Общий напорный трубопровод вытеснительных узлов 20, 30 соединен с первым золотником 91 управления в виде пропорционального ходового клапана. Этот клапан имеет всего три положения a, b, а также d переключения. A обозначено нейтральное положение, в котором клапан полностью заперт. В положении b переключения напорный трубопровод вытеснительных узлов 20, 30 соединен со стороной дна исполнительного элемента 80, вдвигающийся поршневой шток приводит предпочтительно к подъему стрелы. В положении d переключения напорный трубопровод, в отличие от этого, соединен со стороной штока исполнительного элемента 80, объемный поток, предоставленный вытеснительными узлами 20, 30, активно вытесняет поршень в узел цилиндра, и стрела «активно» опускается.
Для режима рекуперации клапан 40 приводится в его запертое положение, так что масло не может течь от вытеснительного узла 30 к золотнику 91 управления. Золотник 91 управления остается в нейтральном положении a, а клапан 50 открывается. Вытеснительный узел 30, в зависимости от отклонения рычага 70, который задает скорость опускания, ставится на определенный отрицательный угол поворота. Благодаря этому оснастка опускается с желаемой скоростью. При процессе опускания на стороне штока цилиндра 80 необходимо масло, которое предоставляется через подсасывающий клапан 93 блока 90 управления из бака. Вытеснительный узел 30 создает момент, который определяется давлением, действующим на дне цилиндра исполнительного элемента 80, и настроенным углом поворота вытеснительного узла 30. Этим моментом разгружается приводной агрегат 10.
Как только на стороне штока необходимо давление для поддержания движения опускания, надо переключаться в режим «активное опускание». Для этого клапан 40 включается в его пропускающее положение, в то время как клапан 50 движется в запертое положение. Теперь масло может течь от вытеснительного узла 30 к золотнику 91 управления, который находится в положении 91d. Золотник 91 управления должен передавать масло от насосов 20, 30 к стороне штока подъемного цилиндра 80. Масло от стороны дна должно через золотник 91 управления течь обратно к баку, клапан 50 остается запертым. Вытеснительный узел 30 действует в этом рабочем состоянии как второй рабочий насос или как насос для других потребителей 100.
Для нормального рабочего режима, т.е. для поднятия стрелы, клапан 40 открывается, масло может течь от вытеснительного узла 30 к золотнику 91 управления. Клапан 50 остается закрытым. Вытеснительный узел 30 в этом рабочем состоянии является вторым рабочим насосом или насосом для других потребителей 100.
Активирование других потребителей в виде второго узла 100 из поршня и цилиндра осуществляется аналогично посредством второго конструктивно одинакового золотника 92 управления, а также дополнительных подсасывающих клапанов.
Один из модифицированных вариантов осуществления гидравлики показан на фиг.3. Одинаковые конструктивные элементы снабжены идентичными ссылочными обозначениями. В отличие от варианта осуществления фиг.2, ниже по потоку после второго ходового клапана 50, т.е. между клапаном 50 и вторым вытеснительным узлом 30, дополнительно вставлена варьируемая измерительная диафрагма 120. Этот пропорционально управляемый ходовой клапан 120 принимает степень открытия между одним конечным положением при полном двунаправленном пропускании и вторым конечным положением, в котором клапан 120 полностью заперт. Благодаря этому объемный поток между ходовым клапаном 50 и вытеснительным узлом 30 может дросселироваться на определенный объемный поток. Текущая степень открытия дросселя 120 тоже настраивается управлением 60. С помощью дросселя 120 должно, например, предотвращаться ускорение двигателя 10 за счет отдаваемого момента вытеснительного узла 30. Для этого необходимо уменьшение объемного потока, что достигается соответствующим уменьшением поперечного сечения в клапане 120.
В качестве другого изменения по сравнению с фиг.2 золотник 91 управления блока 90 управления фиг.3 включает в себя дополнительное положение 91c переключения. Если объемный поток вследствие потребной номинальной скорости исполнительного элемента 80 больше возможного объемного потока через вытеснительный узел 30, золотник 91 управления включается в положение 91c.
Альтернативно модификации золотника 91 управления, имеющего дополнительное положение 91c переключения, ниже по потоку от ходового клапана 50 может располагаться дополнительный байпасный клапан 130, как это показано на фиг.4. Этот пропорционально управляемый ходовой клапан 130 включает, в зависимости от степени открытия, байпас созданного в режиме рекуперации объемного потока в гидравлический бак. Если объемный поток вследствие потребной номинальной скорости исполнительного элемента 80 больше максимально возможного объемного потока вытеснительного узла 30, байпасный клапан 130 открывается настолько, чтобы могла достигаться потребная скорость опускания.
Представленные примеры осуществления гидравлических контуров фиг.1-4 могут применяться не только для регенерации энергии у линейных приводов, но и возможно применение представленного принципа действия также у ротационных машин. Это показывается на примере фиг.5. Конструкция гидравлики соответствует по существу гидравлической блок-схеме фиг.4, одинаковые составные части и компоненты на фиг.5 обозначались теми же самыми ссылочными обозначениями, что и на фиг.1-4. Поэтому в отношении соответствующего описания ссылаемся на описание предыдущих фигур.
В отличие от фиг.4, на фиг.5 посредством блока управления дополнительно к линейным исполнительным элементам активируется вращательный привод 110. Вращательный привод может, например, представлять собой привод движения рабочей машины. Для этого он, в том числе, был пополнен дополнительными пропорциональными клапанами 95, 96 управления, которые отвечают за необходимое гидравлическое снабжение привода 110. И здесь при затормаживании вращательного потребителя 110 должна регенерироваться энергия для отдачи момента посредством вытеснительного узла 30 двигателю 10 внутреннего сгорания.
В нормальном рабочем режиме потребителя 110 клапан 40 включается в открытое положение, вследствие чего масло может течь от вытеснительного узла 30 к золотнику 90 управления. Клапан 50 должен быть закрыт. Клапаны 95, 96 блока 90 управления в зависимости от положения предусмотренного теперь рычага 114 открывают некоторое поперечное сечение отверстия, благодаря чему может настраиваться потребная скорость и/или частота вращения двигателя 110. Кроме того, положением переключения клапанов 95, 96 может задаваться направление вращения. Вращательный привод 110 может ускоряться, соответственно, поддерживаться текущая вращательная скорость.
В режиме торможения, соответственно, рекуперации привода 110 клапан 40 включается в закрытое положение, поэтому масло не может течь от вытеснительного узла 30 к блоку 90 управления. Клапан 50 открывается. Если двигатель 110 вращается в направлении часовой стрелки, то клапан 95 должен быть в нижнем положении регулирования. Клапан 96 в закрытом положении. Дополнительный ходовой клапан 112 находится в этом случае на стороне слива двигателя 110 и должен быть в открытом положении переключения, вследствие чего сливающееся масло через вытеснительный узел 30 может направляться в бак. Вытеснительный узел 30 ставится на определенный отрицательный угол поворота, который задается ЭБУ (электронным блоком управления) 60. ЭБУ 60 рассчитывает значение угла поворота по частоте вращения привода, которую задает сенсор 111, и зарегистрированному положению рычага 114.
Вытеснительный узел 30 создает момент, который получается из созданного гидравлического давления привода 110 во время процесса торможения и настроенного угла поворота вытеснительного узла 30, и отдает этот момент двигателю 10 внутреннего сгорания. Другие потребители 80, 100 могут в это время снабжаться маслом с помощью рабочего насоса 20.
Если активируется только привод 110 (напр., привод движения у мобильного экскаватора на дорогах общего пользования), то регулирование может осуществляться аналогично замкнутому контуру. Рабочий насос 20 и один из клапанов 95 или 96 (в зависимости от направления движения) задают скорость двигателя 110 в зависимости от рычага 114. В зависимости от направления движения один из клапанов 112, 113, который находится на стороне слива двигателя 110, должен быть всегда в открытом положении. Так сливающееся масло течет обратно через клапан 120 и через вытеснительный узел 30.
Функциональность клапанов 120 и 130 соответствует функции, которая уже пояснялась на примере осуществления фиг.3. Если вращательные потребители 110 располагают тормозным клапаном (здесь не изображено), то этот клапан должен быть, конечно, также управляемым с помощью ЭБУ 60. Также в одном из примеров осуществления в соответствии с фиг.1-3, при соответствующем расширении блока 90 управления, могла бы, разумеется, также осуществляться привязка к нему вращательного привода.
Описанная здесь система рекуперации (в частности примеры осуществления в соответствии с фиг.1-5) может быть реализуема не только для изображенной здесь системы, чувствительной к нагрузке, но и для систем с электрическим регулированием насосов.
На фиг.5 изображена смешанная система из чувствительных к нагрузке клапанов и отдельных клапанов с управляющими кромками. Если гидравлическая система выполнена в виде чистой системы с клапанами с управляющими кромками (без клапанов разности давлений), то настоятельно требуется электрическое регулирование насосов. С помощью такой системы рекуперация, как здесь описано, существенно упрощается, так как в случае рекуперации клапан на сливе может закрываться, а клапан на впуске может открываться только при необходимости.
Альтернативно фиг.1, на которой 30 является двигателем-насосом, вытеснительный узел 30 мог бы быть выполнен в виде электрически регулируемого насоса, имеющего обратный клапан на всасывании. Благодаря этому клапан 40 мог бы отсутствовать, что, в частности, изображено на фиг.6. Тогда здесь клапан 50 также непосредственно соединен прямо со стороной всасывания насоса 30, которая в режиме рекуперации действует как напорный вход.
Если обратно в систему запитываются большие количества энергии, то целесообразно встроить устройство аккумулирования энергии, которое описано, например, в EP 2 722 530 A1, на содержание которой в полном объеме в этом месте делается ссылка.
1. Рабочая машина, имеющая
по меньшей мере один гидравлический исполнительный элемент (80) для приведения в действие рабочего оборудования,
другие гидравлические потребители (100, 110),
два приводимых в движение приводным агрегатом (10) рабочей машины вытеснительных узла (20, 30), и
блок (90) управления,
причем первый вытеснительный узел (20) питает упомянутый блок (90) управления гидравлической средой из гидравлического бака, а второй вытеснительный узел (30) в рабочем режиме питает упомянутый блок (90) управления гидравлической средой из гидравлического бака и во время режима рекуперации является приводимым в движение гидравлическим объемом, вытесненным указанным по меньшей мере одним гидравлическим исполнительным элементом (80) или гидравлическим потребителем (100, 110), чтобы запитывать кинетическую энергию обратно в приводной агрегат (10),
причем блок (90) управления соединяет напорные трубопроводы первого и второго вытеснительного узла (30) с гидравлическим исполнительным элементом (80) и упомянутыми другими потребителями (100, 110),
причем предусмотрен по меньшей мере один первый ходовой клапан (40) с по меньшей мере двумя положениями переключения, из которых первое положение переключения открывает пропускание от упомянутого второго вытеснительного узла (30) к блоку (90) управления, а второе положение переключения прерывает объемный поток между вторым вытеснительным узлом (30) и блоком (90) управления, и
причем предусмотрен по меньшей мере один второй ходовой клапан (50) с по меньшей мере двумя положения переключения, с помощью которого обеспечивается возможность открывания или запирания непосредственного соединения между указанным по меньшей мере одним гидравлическим исполнительным элементом (80) и вторым вытеснительным узлом (30), в частности объемный поток от исполнительного элемента (80) ко второму вытеснительному узлу (30).
2. Рабочая машина по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрено машинное управление (60) для активирования первого (40) и второго (50) ходового клапана, которое в режиме рекуперации включает первый ходовой клапан (40) в его запертое положение, а второй ходовой клапан (50) в его пропускающее положение, а в рабочем режиме приводит первый ходовой клапан (40) в его пропускающее положение, а второй ходовой клапан (50) в его запертое положение.
3. Рабочая машина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что второй вытеснительный узел (30) представляет собой переставляемый двигатель-насос или электрически регулируемый насос с обратным клапаном на всасывании.
4. Рабочая машина по п.2 или 3, отличающаяся тем, что машинное управление (60) рабочей машины настраивает угол поворота переставляемого двигателя-насоса (30), соответственно, электрически регулируемого насоса (30) в режиме рекуперации в зависимости от номинальной скорости движения гидравлического исполнительного элемента (80), в частности в зависимости от фактического положения рычага (70) обслуживания для приведения в действие исполнительного элемента, и/или в зависимости от зарегистрированной скорости движения, в частности частоты вращения, исполнительного элемента (80).
5. Рабочая машина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что указанный по меньшей мере один гидравлический исполнительный элемент (80) представляет собой узел из поршня и цилиндра, который предпочтительно служит для приведения в действие стрелы рабочей машины, при этом режим рекуперации предпочтительно осуществляется во время движения опускания стрелы.
6. Рабочая машина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что указанный по меньшей мере один исполнительный элемент (80) представляет собой вращательный привод, предпочтительно привод движения рабочей машины, при этом режим рекуперации предпочтительно осуществляется во время затормаживания вращательного движения.
7. Рабочая машина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что в режиме рекуперации упомянутые другие гидравлические потребители (100, 110) могут снабжаться гидравлической энергией первым вытеснительным узлом (20).
8. Рабочая машина по п.2, отличающаяся тем, что между вторым ходовым клапаном (50) и вторым вытеснительным узлом (30) расположен по меньшей мере один дроссель (120), в частности варьируемая измерительная диафрагма, предпочтительно в виде пропорционального ходового клапана, имеющего открытое и запирающее конечное положение, при этом степень открытия дросселя (120) может выбираться машинным управлением (60) таким образом, чтобы запитываемая обратно вторым вытеснительным узлом (30) кинетическая энергия не приводила к повышению частоты вращения приводного агрегата.
9. Рабочая машина по п.2, отличающаяся тем, что на выходе второго ходового клапана (50) предусмотрен по меньшей мере один пропорционально управляемый байпасный клапан (130), степень открытия которого может повышаться машинным управлением (60), в случае если объемный поток, который должен вытесняться в связи с желательной в режиме рекуперации скоростью движения исполнительного элемента (80), больше, чем максимально возможный объемный поток для привода второго вытеснительного узла (30).
10. Рабочая машина по одному из пп.1-5, 7-9, отличающаяся тем, что рабочая машина представляет собой гидравлический экскаватор, и указанный по меньшей мере один исполнительный элемент (80) представляет собой узел из поршня и цилиндра для приведения в действие стрелы экскаватора.
