VORRICHTUNG ZUR RÜCKGEWINNUNG VON ENERGIE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Energie, insbesondere von Lageenergie bei Arbeitsmaschinen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

[0002] Eine dahingehende Vorrichtung ist durch das britische Patent 1 231 585 vorbekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung, die bei einem Löffelbagger eingesetzt wird, wird beim Absenken des Armes ein Teil der hydraulischen Energie im Arbeitszylinder in den Speicher abgespeichert und eine darüber hinausgehende Fluidmenge nach Überfahren einer vorgebbaren Position durch den Arm mittels einer Tasteranordnung in den Tank zurückgegeben. Zum Heben des Armes kann dann die derart im Speicher abgespeicherte Energie in Form des bevorrateten Fluids zur Unterstützung des Arbeitszylinders an diesen wieder abgegeben werden. Diese bekannte Vorrichtung ist nicht in der Lage, in nennenswertem Umfang eine nutzbare Energie-Rückgewinnung aus dem Speicher zu ermöglichen.

[0003] Bei anderen bekannten Vorrichtungen zur Rekuperation der Lageenergie wird diese Energie mit Hilfe eines Systems von proportionalen hydraulischen Verteilern in Form hydrostatischer Energie abgespeichert. Die dahingehenden Vorrichtungen sind kompliziert und somit nicht rentabel.

[0004] Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zur Energie-Rückgewinnung der Lageenergie (PL-PS 127 710) ist das Arbeitsorgan mit einem zusätzlichen, einfach wirkenden hydraulischen Linearmotor (Arbeitszylinder) versehen, der zwischen dem Maschinenrahmen und dem Arbeitsorgan gelagert und mit einem hydropneumatischen Akkumulator sowie mittels eines Verteilers mit einem Behälter oder einem Hydrogenerator verschaltet ist. Nachteilig sind auch bei dieser Vorrichtung die verhältnismäßig hohen Anschaffungskosten, insbesondere im Hinblick auf den zusätzlichen Linearmotor und den Verteiler, was wiederum die Rentabilität der Vorrichtung erniedrigt.

[0005] Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zur Rekuperation der Lageenergie (tschechischer Urheberschein 268 933) ist das Arbeitsorgan mit einem Akkumulier-Linearmotor versehen, dessen Kolbenraum mit Druckgas gefüllt ist und mit dem Vorratsbehälter desselben in Verbindung steht. Diese Vorrichtung läßt sich gegen eine unbeabsichtigte Gasentweichung nicht vollkommen abdichten, so daß die Vorrichtung ihre Funktion nach einer relativ kurzen Zeit verlieren kann. Auch ist die statische Tragfähigkeit nicht konstant, da der Gasdruck hinsichtlich der Lage des Arbeitsorganes des Baggers veränderlich ist. Ferner läßt sich die vollaktive Hubkraft der Maschine lediglich zusammen mit dem zusätzlichen hydraulischen Arbeitszylinder ermöglichen.

[0006] Aus der gattungsgemäßen JP-A-60-250128 ist eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Energie bekannt, bei der zwischen dem Kolbenraum des mit dem Speicher verbundenen Arbeitszylinders und dem Speicher eine Schalteinrichtung vorhanden ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung läßt sich zwar vollständig die kolbenseitige Fluidmenge des Arbeitszylinders, der mit dem Speicher verbunden ist, in diesen abgeben, wobei der dahingehende Vorgang mehrfach hintereinander wiederholbar ist, so daß eine genau quantifizierbare Energiemenge in dem Speicher für einen späteren Abruf bevorratet werden kann. Es hat sich jedoch in praktischen Versuchen gezeigt, daß eine dahingehende Ausgestaltung noch nicht genügt, um zu einer zufriedenstellenden Energierückgewinnung zu gelangen.

[0007] Ein weiterer Nachteil aller vorbekannten Vorrichtungen zur Rekuperation der Lage- oder der Bewegungsenergie des jeweiligen Arbeitsorganes besteht auch darin, daß die aktive Kraft beim Senken des Arbeitsorganes abnimmt.

[0008] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Beibehalten der Vorteile der bekannten Energie-Rückgewinnungseinrichtungen eine verbesserte Vorrichtung zur Rekuperation von Energie zu schaffen.

[0009] Eine dahingehende Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 in seiner Gesamtheit gelöst. Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 der Kolbenraum des hydraulischen Arbeitszylinders mit dem hydropneumatischen Speicher über ein Sitzventil, insbesondere in Form eines Cartridge-Ventiles, verbunden ist, das mit einem Steuerungsverteiler zusammenwirkt, der als Teil einer Steuerungseinrichtung an ein Druckrelais angeschlossen ist, und daß die Steuerungseinrichtung mit ihrem Steuereingang an einen Niederdruckzweig angeschlossen ist, der mit den bewegbaren Teilen der Arbeitsmaschine, insbesondere in Form eines Auslegers, zusammenwirkt, hat es sich gezeigt, daß hierdurch höhere Energiemengen rückgewinnbar sind als bei den bisher bekannten Vorrichtungen. Auch ist das Ansteuerverhalten der Vorrichtung verbessert und der Umfang der notwendigen Schaltung optimiert.

[0010] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zwischen dem Kolbenraum des mit dem Speicher verbundenen Arbeitszylinders und dem Speicher selbst eine hydraulisch betätigbare Schalteinrichtung, beispielsweise in Form eines 2/2-Wegeventils, vorhanden.

[0011] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Kolbenraum des Arbeitszylinders, der an den Speicher angeschlossen ist, und diesem eine hydraulisch betätigbare Umschalteinrichtung, beispielsweise in Form eines 3/2-Wegeventils, geschaltet, die einen Tankanschluß aufweist. Vorzugsweise sind hierbei die hydraulisch betätigbare Schalteinrichtung und die Umschalteinrichtung in Reihe hintereinandergeschaltet.

[0012] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Kolbenraum des mit dem Speicher verbundenen Arbeitszylinders mittels einer fluidführenden Leitung mit dem Kolbenraum des anderen Arbeitszylinders verbunden, in die ein Rückschlagventil oder ein sog. Einbahnventil geschaltet ist. Dem Einbahnventil ist vorzugsweise ein Drosselelement hydraulisch in Serie geschaltet zugeordnet und ein Rückzweig oder eine Abzweigleitung von miteinander kommunizierenden Kolbenstangenräumen der erwähnten hydraulischen Lineareinheiten steht über die Verteiler des hydraulischen Maschinensystems mit dem Kolbenraum des hydraulischen, am hydropneumatischen Akkumulator mittels des Einbahnventils angeschlossenen Linearmotors in Verbindung, wobei dieser Rückzweig oder die Abzweigleitung darüber hinaus an einen Flüssigkeitsbehälter mittels eines Druckventiles angeschlossen ist.

[0013] Der Kolbenraum des hydraulischen Arbeitszylinders ist mit dem hydropneumatischen Akkumulator mittels einer durch ein Sattelventil, einen Steuerungsverteiler bzw. auch ein Druckrelais gebildeten Steuerungseinrichtung verschaltet, wobei diese Einrichtung mit ihrem Steuereingang an einem Niederdruckzweig vom Arbeitsorgan stammend angeschlossen ist. Zwischen einem Tankanschluß des Steuerungsverteilers von Steuerungseinrichtung und dem Kolbenraum des hydraulischen, mit dieser Einrichtung verschalteten Antriebszylinders ist ein Wechsel- oder Umschaltventil vorgesehen, das ausgangsseitig an einen Zuführkanal angeschlossen ist. Der Tankanschluß des Steuerungsverteilers kommuniziert mit den miteinander verbundenen Kolbenstangenräumen der Antriebszylinder, welche weiter mit einem hydraulisch betätigbaren Zylinder verschaltet sind, dessen Symmetrieachse vorzugsweise mit der Symmetrieachse des Kegels eines Sicherheitsventiles identisch ist, wobei der Kolben dieses Zylinders an der Seite der Zufuhr der Druckflüssigkeit zum Sicherheitsventil gegen die Stirn des Kegels dieses Ventils gestützt ist.

[0014] Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Rekuperation der Lageenergie eines Arbeitsorganes von Bau- oder Landmaschinen besteht darin, daß sie durch deren Verschaltung mit einem der hydraulischen Linearmotoren (Arbeitszylinder) zum Heben bzw. Senken des Auslegers es ermöglicht, einen relativ hohen Arbeitsdruck oder relativ niedrige Durchflußmengen an Druckflüssigkeit einzusetzen, was die Herstellkosten herabsetzt und zugleich den Wirkungsgrad der Vorrichtung erhöht, wodurch insgesamt die Rentabilität der Vorrichtung erhöht ist. Ferner ist es vorteilhaft, daß die Vorrichtung eine insgesamt kompakte, relativ kleine Baueinheit darstellt, die eventuell auch als eine Zusatzvorrichtung für die nachträgliche Montage bei bereits ausgelieferten Arbeitsmaschinen verwendbar ist. Letztendlich ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung beim Heben sowie Senken des Arbeitsorganes, beispielsweise in Form eines Auslegers der betreffenden Maschine, die volle aktive Kraft, die theoretisch sich ergibt, auch zu erreichen.

[0015] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

[0016] Es zeigen die Fig.1 bis 4 anhand von Schaltplänen verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung zur Rückgewinnung von Energie.

[0017] Fig.1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei geradlinig wirkenden Hydromotoren oder Arbeitszylindern 3,5 für das Heben und Absenken einer Arbeitseinrichtung 2, beispielsweise in Form eines hydraulischen Löffelbaggers. Der Kolbenraum 32 des Antriebszylinders 3 ist mit einer Druckflüssigkeit gefüllt und an einen hydropneumatischen Speicher 4, beispielsweise in Form eines Membran- oder Blasenspeichers, anschließbar, der mit einem Sicherheitsventil 7 und einem an einen Flüssigkeitsbehälter 9 angeschlossenes Ansaugventil oder Rückschlagventil 11 versehen ist. Der Kolbenstangenraum 31 des Arbeitszylinders 3 ist an den Kolbenstangenraum 51 des weiteren Arbeitszylinders 5 angeschlossen.

[0018] Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen kann zwischen dem Kolbenraum 32 des Antriebszylinders 3 und dem hydropneumatischen Speicher 4 eine hydraulisch betätigbare Schalteinrichtung (nicht dargestellt) eingeschaltet sein, wobei eine Umschalteinrichtung (nicht dargestellt) zu dieser Schalteinrichtung in Reihe hintereinander in den Kreis eingeschaltet sein kann. Der Kolbenraum 32 des doppelt wirkenden, geradlinig arbeitenden Arbeitszylinders 3 ist vor der Schalteinrichtung an einen Flüssigkeitsbehälter 9 über ein Sicherheitsventil 7 in Form eines Druckbegrenzungsventiles angeschlossen. Die hydraulische Schalteinrichtung ist z.B. ein Ventil in Form eines 2/2-Wege-Ventiles, das neben einem hydraulischen Signal auch durch ein elektrisches Signal betätigbar ist, welches durch Ausschwenken der Steuervorrichtung durch die Bedienperson in die Hebe- oder Absenklage der Arbeitseinrichtung 2 hervorgerufen wird.

[0019] Die hydraulische Umschalteinrichtung ist beispielsweise ein Verteiler in Form eines 3/2-Wege-Ventiles, die ebenfalls durch ein hydraulisches oder elektrisches Signal betätigbar ist, welches durch eine Druckerhöhung in den durchgeschalteten Kolbenstangenräumen 31 und 51 der Arbeitszylinder 3 bzw. 5 der Arbeitseinrichtung 2 hervorgerufen wird.

[0020] Beim Stillstand ist die statische Tragkraft der Arbeitseinrichtung 2 in Form eines Armes oder Auslegers im Sinne des Absenkens durch den auf dem Sicherheitsventil des hydraulischen Systems der Maschine eingestellten statischen Druck bestimmt, welcher in dem Kolbenraum 52 des Arbeitszylinders 5 der Arbeitseinrichtung 2 einwirkt, und weiter bestimmt durch den Momentanarbeitsdruck in dem hydropneumatischen Speicher 4, der in dem Kolbenraum 32 des Speicher-Hydromotors oder Arbeitszylinders 3 einwirkt.

[0021] Es ist vorteilhaft, wenn der Druck des Sicherheitsventiles 7 mit dem Druck des Sicherheitsventiles des hydraulischen Systems der Arbeitsmaschine korrespondierend, vorzugsweise gleich eingestellt ist. Die statische Tragkraft der Arbeitseinrichtung 2 im Sinne der Absenkung ist dann nur durch den auf dem Sicherheitsventil des hydraulischen Systems der Maschine eingestellten statischen Druck bestimmt, welcher in den Kolbenstangenräumen 31 und 51 der Arbeitszylinder 3 bzw. 5 einwirkt. Dadurch wird beiderseitig eine höhere statische Tragkraft erreicht. Beim Absenken der Arbeitseinrichtung 2 wird die Druckflüssigkeit aus dem hydraulischen System der Maschine dem Kolbenstangenraum 51 des Arbeitszylinders 5 und dem Kolbenstangenraum 31 des Speicher-Hydromotors oder Arbeitszylinders 3 zugeführt. Die Druckflüssigkeit wird aus dem Kolbenraum 52 über das hydraulische System der Maschine in den Flüssigkeitsbehälter 9 und die Füllflüssigkeit aus dem Kolbenraum 32 des Arbeitszylinders 3 in den hydropneumatischen Speicher 4 herausgedrückt. Durch den Druck der Flüssigkeit im hydropneumatischen Speicher 4 wird der Kolben des Arbeitszylinders 3 gehoben, wodurch das Absenken der Arbeitseinrichtung 2 gebremst wird, ohne daß die in dem hydropneumatischen Speicher 4 gespeicherte Energie verbraucht wird.

[0022] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Rekuperation der Lageenergie einer Arbeitseinrichtung kann mit Vorteil bei Bau- und Erdbaumaschinen Verwendung finden, aber auch für Maschinen vorteilhaft sein, bei welchen eine hohe Aktionskraft der Arbeitseinrichtung verlangt wird, z.B. für Lademaschinen, Hebewerke, universale hydraulische Bagger sowie für Lade- und Aushebeeinrichtungen.

[0023] Die Kolbenräume 52 und 32 der oben erwähnten Arbeitszylinder 5 bzw. 3 kommunizieren miteinander über ein Einbahn- oder Einwegeventil 14. Bei den Ausführungsformen ist das Einwegeventil 14 mit einem Drosselelement 15, beispielsweise in Form eines einstellbaren Drosselventils, einer Drosselscheibe oder Drosseldüse, hydraulisch in Serie geschaltet; gegebenenfalls sind die Kolbenräume 52 und 32 mittels eines frei vorgebbaren Drosselprofils miteinander verbunden. Ein von den miteinander verbundenen Kolbenstangenräumen 51 und 31 der Arbeitszylinder 5 bzw. 3 führender Rückwzeig oder Abzweigleitung 12 ist bei den Ausführungsformen nach den Fig.1 und 2 hinter den Verteilern des hydraulischen Maschinensystems mit dem Kolbenraum 32 des hydraulischen Arbeitszylinders 3 über ein Einbahn- oder Einwegeventil 11 verbunden. Darüber hinaus steht die Abzweigleitung 12 mit einem Flüssigkeitsbehälter 9 über ein Druckventil 10 in Verbindung, das vorzugsweise auf einen Mitteldruck in der Abzweigleitung 12 des hydraulischen Standardsystems der Arbeitsmaschine eingestellt ist.

[0024] Bei der Ausführungsform nach der Fig.1 ist der Kolbenraum 32 des Arbeitszylinders 3 mit dem hydropneumatischen Akkumulator oder Speicher 4 mittels der Steuerungseinrichtung 65 verschaltet. Die Steuerungseinrichtung 65 weist ein Sattel- oder Cartridge-Ventil 61, einen Steuerungsverteiler 62 in Form eines 4/2-Wege-Ventiles sowie gegebenenfalls ein Druckrelais 63 auf, das im Falle eines elektrisch ansteuerbaren Verteilers 62 auch durch einen elektrischen Endschalter gebildet sein kann.

[0025] Mit ihrem Steuereingang 64 ist die Steuerungseinrichtung 65 mit einem Niederdruckzweig 13, der mit dem Ausleger 2 zusammenwirkt, hydraulisch verschaltet oder - im Falle des Einsatzes des angesprochenen elektrischen Endschalterses ist ein federbelasteter Anschlag in der Reichweite der oder unmittelbar an den beweglichen, mit dem Schieber der Sektion des Verteilers von hydraulischem Maschinensystem zum Bewegen oder Anlassen des Auslegers 2 mechanisch verkoppelten Bestandteilen angebracht.

[0026] Bei der Ausführungsform nach der Fig.2 ist zwischen einem Kanal T des Steuerungsverteilers 62 und dem Kolbenraum 32 des hydraulischen, an der Einrichtung 65 angeschlossenen Antriebszylinders 3 ein Wechselventil 16 eingebaut, dessen Ausgang mit einem Zuführkanal P des Steuerungsverteilers 62 in Verbindung steht. Dieser zum Tank führende Kanal T des Steuerungsverteilers 62 schließt sich weiter an die miteinander kommunizierenden Kolbenstangenräume 31 und 51 an, die mit einem hydraulisch betätigbaren Stellzylinder 17 verschaltet sind. Die Symmetrie-Längsachse dieses Zylinders 17 ist mit solcher verlängerten Achse des Kegels des Sicherheitsventils 7 identisch. Der Kolben 18 des hydraulisch betätigbaren Stellzylinders 17 weist vorzugsweise den Durchmesser auf, der dem Durchmesser des aktiven Teiles des Kegels des Sicherheitsventils 7 entspricht, und ist an der Seite der Zufuhr der Druckflüssigkeit zum Sicherheitsventil 7 gegen die Kegelstirn dieses Ventils 7 gestützt.

[0027] Die Leistung des Motors und der Hydrogeneratoren kann vorzugsweise entweder durch den Einsatz einer weniger leistungsfähigen Antriebseinheit oder durch Abänderung der Einstellung, wie z.B. Erniedrigung der Motordrehzahl durch Umstellung des Steuerhebelanschlags der Einspritzpumpe des Dieselmotors, herabgesetzt werden.

[0028] Bei der in den Fig.1 und 2 gezeigten Variante befindet sich die Steuerungseinrichtung 65 in der Neutrallage des Stellers des Auslegers 2 in der Anschlußstellung. Die statische Tragfähigkeit, wieder im Sinne des Senkens des Auslegers 2 gesehen, ist durch den auf dem sekundären Sicherheitsventil des hydraulischen Maschinensystems eingestellten Druck sowie durch den auf dem Sicherheitsventil 7 eingestellten Druck bestimmt. Der Druck des Sicherheitsventils 7 ist vorzugsweise gleich dem Druck des hydraulischen Maschinensystems eingestellt.

[0029] In der Neutrallage des Auslegers 2 bei der Ausführungsform gemäß der Fig.2 wird die volle statische Tragfähigkeit im Sinne des Hebens des Auslegers 2 erzielt, da der die Kegelstirn des Sicherheitsventils 7 bildende Kolben 18 den Sicherheitsdruck dieses Ventils 7 bis zum Nullwert beim vollen Druck in den kommunizierenden Kolbenstangenräumen 31 und 51 herabsetzt, wenn dieser Druck das Sattelventil oder Cartridge-Ventil 61 der Steuerungseinrichtung 65 gleichzeitig abschließt, was eine Drucksenkung und einen Verlust an hydrostatischer Energie im hydropneumatischen Akkumulator 4 vermeiden hilft. Beim Ausschwenken der Betätigungseinrichtung oder des Anlassers des Auslegers 2 wird die Druckflüssigkeit aus dem Kolbenraum 52 mittels der Verteiler des hydraulischen Maschinensystems in den Flüssigkeitsbehälter 9 und aus dem Kolbenraum 32 in den hydropneumatischen Akkumulator 4 entweder direkt oder über das geöffnete Cartridge-Ventil 61 der Steuerungseinrichtung 65 herausgedrückt. Durch den Druck im hydropneumatischen Akkumulator 4, der auch im Kolbenraum 32 wirkt, wird der Kolben des hydraulischen Linearmotors 3 angehoben, wodurch das Senken des Auslegers 2 ohne Verschwendung der Energie abgebremst wird, da diese sich im hydropneumatischen Akkumulator 4 erneut speichert.

[0030] Beim Senken des Auslegers 2, z.B. gegen den Widerstand der Erdoberfläche beim Graben, nimmt die aktive Senkkraft um eine Anhebekraft ab, die dem im hydropneumatischen Akkumulator 4 erzeugten und im Kolbenraum 32 wirkenden Druck proportional ist.

[0031] Nach der Fig.2 wird beim Senken des Auslegers 2 und aufgrund des Widerstandes der Erdmenge die volle aktive Senkkraft erreicht, da der die Kegelstirn des Sicherheitsventils 7 ansteuernde Kolben 18 den Sicherheitsdruck desselben bis zum Nullwert beim vollen Druck in kommunizierenden Kolbenstangenräumen 31 und 51 herabsetzt, wenn dieser Druck gleichzeitig den Schließvorgang des Cartridge-Ventils 61 der Steuerungseinrichtung 65 verursacht, was die Drucksenkung und den Verlust an hydrostatischer Energie aus dem hydropneumatischen Akkumulator 4 vermeidet.

[0032] Beim Ausschwenken des Stellers des Auslegers 2 wird die Druckflüssigkeit aus dem hydraulischen Maschinensystem dem Kolbenraum 52 zugeführt, was das Heben des Auslegers 2 verursacht, wobei dieser durch den im hydropneumatischen Akkumulator 4 erzeugten und den Kolben des hydraulischen Arbeitszylinders 3 entweder direkt oder mittels des geöffneten Sattel- oder Cartridge-Ventils 61 der Steuerungseinrichtung 65 bewirkenden Druck angehoben wird, wodurch die im hydropneumatischen Akkumulator 4 vorgespeicherte Energie ausgenützt ist. Solange der Druck im hydropneumatischen Akkumulator 4 unter den Druckwert im Kolbenraum 52 sinkt, wird der Kolbenraum 32 des hydraulischen Linearmotors 3 mittels des Einwegeventils 14, eventuell auch mittels des Drosselelementes 15, mit der Druckflüssigkeit gespeist, wodurch die durch Undichtheit der Geräte verursachten Verluste an Druckflüssigkeit zumindest kompensiert werden, während ein eventueller, durch größere Öffnung des Drosselelementes 15 entstandener Druckflüssigkeitsüberschuß die Erzielung des vollen Arbeitsdruckes im hydropneumatischen Akkumulator 4 auch bei einer Verminderung des Hubes des Auslegers 2 sicherstellt. Bei einer noch größeren Öffnung des Drosselelementes 5 bzw. Außerbetriebsetzung desselben kommt es beim Heben des Auslegers 2 in einer bestimmten Lage zum Ausgleichen der Druckwerte in den Kolbenräumen 51 und 32, so daß die Druckflüssigkeit in beiden Räumen 52,32 lediglich aus dem hydraulischen Maschinensystem zugeliefert wird, was die Erzielung der vollen aktiven Hebekraft des Auslegers 2 sicherstellt. Dabei schließt sich gleichzeitig der hydropneumatische Akkumulator 4 und sein Druck überschreitet nicht den Wert des Ausgleichsdruckes, wobei dieser Ausgleichsdruck auch in der höchsten Lage des Auslegers 2 in den Kolbenräumen 32 und 52 mittels der Arbeitszylinder erreichbar ist.

[0033] Die das Drosselelement 15 aufweisende Ausführungsform eignet sich für Lademaschinen mit relativ hohen Anforderungen im Hinblick auf die aktive Hebekraft des Auslegers sowie für sog. Abteufanlagen von hydraulischen Baggern mit geringer und unregelmäßiger Hebefrequenz des Auslegers. Ferner eignet sich die Ausführungsform nach der Fig.2 besonders beim Einsatz an Maschinen mit hohen Anforderungen im Hinblick auf die aktive Senkkraft des Arbeitsorganes.

[0034] Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt, die jedoch nur teilweise die relevante Schaltung wiedergeben. Das dort jeweils gezeigte Cartridge-Ventil oder Sitzventil ohne Dichtung weist ein Flächenverhältnis von 1 : 12 auf. Um eine optimale Lösung zu erhalten, ist das stangenseitige Volumen der Kolbenräume 31 und 51 größer ausgelegt als das Volumen der Arbeitszylinder auf der Kolbenseite 32 bzw. 52. Vorzugsweise ist hierbei Sorge dafür getragen, daß die freie Ringfläche von zwei Arbeitszylindern größer ist als die beaufschlagbare Kolbenfläche eines Zylinders.

[0035] Das in der Fig.3 dargestellte Druckrelais oder der Druckschalter 63 ist von einem Vorsteuergerät über die Leitung 40 beaufschlagbar und weist einen Abzweig 41 zum zweiten Steuerblock der Maschine auf. Der zweite Steuerblock weist eine vom Kolbenstangenraum herkommende Rückleitung 42 auf, die an die Hydraulik 43 der Maschine angeschlossen ist, die über mindestens eine Speisepumpe für das Fluid und eine Tankableitung verfügt. Der zweite Steuerblock 44 ist an die Hydraulik 43 sowie an die kommunizierende Verbindung zwischen den Kolbenstangenräumen 31 und 51 geschaltet. Eine Rückleitung 45 vom ersten Steuerblock ist in der Fig.3 oben rechts dargestellt. Mindestens ein weiterer Steuerblock 45, der an eine Speisepumpe und einen Tank angeschlossen ist, ist ferner an den Kolbenraum 52 des Arbeitszylinders 5 angeschlossen. Die in der Fig.3 dargestellte Ausführungsform ist besonders geeignet für anstehende Druckunterschiede von 100 bis 300 bar, wobei die weitere Ausführungsform gemäß der Fig.4 besonders geeignet ist für Druckunterschiede von 180 bis 300 bar.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Rückgewinnung von Energie, insbesondere von Lageenergie bei Arbeitsmaschinen, mit einem hydraulisch betätigbaren Arbeitszylinder (3), der an einen hydropneumatischen Speicher (4) anschließbar ist, wobei mindestens ein weiterer Arbeitszylinder (5) vorhanden ist und die jeweiligen Arbeitszylinder (3,5) stangenseitig untereinander fluidführend verbunden und an einen Hydraulikkreis angeschlossen sind, der mindestens eine Pumpe aufweist, und wobei der jeweilige weitere Arbeitszylinder (5) kolbenseitig ebenfalls an einen Hydraulikkreis mit einer Pumpe angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenraum (32) des hydraulischen Arbeitszylinders (3) mit dem hydropneumatischen Speicher (4) über ein Sitzventil (61), insbesondere in Form eines Cartridge-Ventiles, verbunden ist, das mit einem Steuerungsverteiler (62) zusammenwirkt, der als Teil einer Steuerungseinrichtung (65) an ein Druckrelais (63) angeschlossen ist, und daß die Steuerungseinrichtung (65) mit ihrem Steuereingang (64) an einen Niederdruckzweig (13) angeschlossen ist, der mit den bewegbaren Teilen der Arbeitsmaschine, insbesondere in Form eines Auslegers (2), zusammenwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kolbenraum (32) des mit dem Speicher (4) verbundenen Arbeitszylinders (3) und dem Speicher (4) eine Schalteinrichtung vorhanden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kolbenraum (32) des Arbeitszylinders (3), der an den Speicher (4) angeschlossen ist, und diesem eine Umschalteinrichtung geschaltet ist, die einen Tankanschluß aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung und die Umschalteinrichtung hydraulisch in Reihe hintereinander geschaltet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenraum (32) des mit dem Speicher (4) verbundenen Arbeitszylinders (3) mittels einer fluidführenden Leitung mit den Kolbenräumen (52) der anderen Arbeitszylinder (5) verbunden ist, in die ein Rückschlagventil (14) geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (14) mit einem Drosselelement (15) hintereinandergeschaltet ist, daß eine Abzweigleitung (12) unter Verwendung eines weiteren Rückschlagventils (11) in die Leitung zwischen dem Speicher (4) und des an ihn angeschlossenen Kolbenraumes (32) geschaltet ist, die Teil des Hydraulikkreises ist, und daß die Abzweigleitung (12) weiter an einen Flüssigkeitsbehälter (9) über ein Rückschlagventil (10) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Tankanschluß (T) des Steuerungsverteilers (62) und dem Kolbenraum (32) des mit dem Speicher (4) verbundenen Zylinders (3) ein Wechselventil (16) vorgesehen ist, dessen Ausgang an eine Zuführleitung (P) des Steuerungsverteilers (62) angeschlossen ist, während der Tankanschluß (T) des Steuerungsverteilers (62) mit den kommunizierenden Kolbenstangenräumen (31 und 51) der Arbeitszylinder (3 bzw. 5) in Verbindung steht, welche wiederum mit einem hydraulischen Stellzylinder (17) verschaltet sind.

Claims

1. Device for recovering energy, especially positional energy in processing machines, with a hydraulically operated working cylinder (3), which can be connected to a hydropneumatic accumulator (4), in which case at least one further working cylinder (5) is present and the respective working cylinders (3, 5) are connected to each other at the rod end in a manner carrying fluid and are connected to a hydraulic circuit, which comprises at least one pump, and in which case the respective further working cylinder (5) is connected at the piston side likewise to a hydraulic circuit with a pump, characterised in that the piston chamber (32) of the hydraulic working cylinder (3) is connected to the hydropneumatic accumulator (4) by way of a seated valve (61), in particular in the form of a cartridge valve, which cooperates with a control distributor (62), which as part of a control device (65) is connected to a pressure relay (63), and that the control device (65) is connected by its control input (64) to a low pressure branch (13), which cooperates with the movable parts of the processing machine, in particular in the form of an arm (2).

2. Device according to Claim 1, characterised in that a switching device is located between the piston chamber (32) of the working cylinder (3) connected to the accumulator (4) and the accumulator (4).

3. Device according to Claim 1 or 2, characterised in that connected between the piston chamber (32) of the working cylinder (3), which is connected to the accumulator (4), and the latter is a change-over device, which comprises a tank connection.

4. Device according to Claims 2 and 3, characterised in that the switching device and the change-over device are connected hydraulically in series one after the other.

5. Device according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the piston chamber (32) of the working cylinder (3) connected to the accumulator (4) is connected by means of a fluid-carrying line to the piston chambers (52) of the other working cylinders (5), in which a non-return valve (14) is connected.

6. Device according to Claim 5, characterised in that the non-return valve (14) is connected in series with a restrictor member (15), that a branch line (12) is connected using a further non-return valve (11) in the line between the accumulator (4) and the piston chamber (32) connected thereto, which is part of the hydraulic circuit, and that the branch line (12) is further connected to a liquid container (9) by way of a non-return valve (10).

7. Device according to Claim 6, characterised in that provided between a tank connection (T) of the control distributor (62) and the piston chamber (32) of the cylinder (3) connected to the accumulator (4) is a two-way valve (16), whereof the output is connected to a supply line (P) of the control distributor (62), whereas the tank connection (T) of the control distributor (62) is connected to the communicating piston rod chambers (31 and 51) of the working cylinders (3 or 5), which are in turn connected to a hydraulic operating cylinder (17).

Revendications

1. Dispositif de récupération d'énergie, en particulier d'énergie potentielle pour des machines de travail, comportant un cylindre de travail (3) actionnable par voie hydraulique et qui peut être relié à un accumulateur (4) hydropneumatique, au moins un autre cylindre de travail (5) étant présent et les cylindres de travail (3, 5) respectifs étant assemblés du côté des tiges l'un au-dessous de l'autre, en guidant le fluide et étant reliés à un circuit hydraulique qui présente au moins une pompe et l'autre cylindre de travail respectif (5) étant également relié du côté du piston, à un circuit hydraulique à l'aide d'une pompe, caractérisé en ce que le compartiment de piston (32) du cylindre de travail hydraulique (3) est relié à l'accumulateur (4) hydropneumatique par l'intermédiaire d'une soupape à siège (61), en particulier sous forme d'une soupape à cartouche qui coopère avec un distributeur de commande (62) qui en tant qu'élément d'un dispositif de commande (65), est relié à un relais de pression (63) et en ce que le dispositif de commande (65) est relié par son entrée de commande (64) à une branche à basse pression (13) qui coopère avec les éléments mobiles de la machine de travail, en particulier sous forme d'un bras (2).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif de commande est présent entre le compartiment de piston (32) du cylindre de travail (3) relié à l'accumulateur (4) et l'accumulateur (4).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'un dispositif de commutation qui présente un raccordement avec le réservoir, est monté entre le compartiment de piston (32) du cylindre de travail (3) relié à l'accumulateur (4) et ce dernier.

4. Dispositif selon la revendication 2 et la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de commande et le dispositif de commutation sont montés en série l'un derrière l'autre, par voie hydraulique.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le compartiment de piston (32) du cylindre de travail (3) relié à l'accumulateur (4) est relié, au moyen d'une conduite guidant le fluide, avec les compartiments de piston (52) de l'autre cylindre de travail (5) dans lequel est montée une soupape de retour (14).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la soupape de retour (14) est montée en série avec un élément d'étranglement (15), en ce qu'une conduite de dérivation (12) est montée entre l'accumulateur (4) et le compartiment de piston (32) relié à ce dernier, en utilisant une autre soupape de retour (11) dans la conduite qui fait partie du circuit hydraulique et en ce que la conduite de dérivation (12) est en outre reliée à un réservoir de liquide (9) par l'intermédiaire d'une soupape de retour (10).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, entre un raccordement au réservoir (T) du distributeur de commande (62) et le compartiment de piston (32) du cylindre (3) relié à l'accumulateur (4), il est prévu une soupape à deux voies (16) dont la sortie est reliée à une conduite d'admission (P) du distributeur de commande (62) tandis que le raccordement au réservoir (T) du distributeur de commande (62) est relié aux compartiments des tiges de piston (31 et 51) des cylindres de travail (3 et 5), lesdits compartiments communiquant et étant à leur tour connectés avec un cylindre de réglage (17) hydraulique.

Zeichnung