BG113511A

BG113511A - Method and device for precise positioning of a lifting mechanism using an adjustable positive displacement hydraulic drive operating in travel and regeneration modes

Info

Publication number: BG113511A
Application number: BG113511A
Authority: BG
Inventors: Пейчо Томов; Димов Томов Пейчо; Бохос Апрахамян; Рупен Апрахамян Бохос
Original assignee: Пейчо Томов; Димов Томов Пейчо
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2023-10-16

Abstract

The method and the device according to the present invention would be applied for the lifting and lowering of loads by means of lifting equipment such as electric forklifts, hydraulic lifts and lifting platforms (cable lifts). Said method and device ensure precise and smooth speed control, acceleration and accurate positioning of the load in both directions of travel – from zero to maximum and vice versa. In load lowering mode, the potential energy of the elevated load is successively converted to electric power at the “input” and is fed back (recuperated) to the primary source of electric power. The invention ensures that the device is inexpensive, fast-acting, highly reliable and has extended service life. The device by which the method is implemented consists of an adjustable primary electric motor (2) with “rigid” mechanical characteristic, wherein said motor is coupled to the shaft of a non-adjustable and non-reversible positive displacement pump (1) the hydraulic “outlet” of which is connected via a common hydraulic hub (C) in parallel to the “inlet/outlet” of an non-adjustable and non-reversible positive displacement hydraulic motor pump (8) the shaft of which is mechanically coupled to the shaft of an adjustable and reversible electrical machine (7) with “rigid” mechanical characteristic. Connected in parallel to the hydraulic pressure line with a common hub (C) is a check valve (14) with suction pipeline (16) and a pressure relief valve (12) with a discharge pipeline connected to a tank (15). Said hub (C) is connected – via a separate hydraulic pressure line and a 2/2 hydraulic distributor (3) connected in series to it in initial “closed” position (with integrated “check valve” function), and an emergency valve (4) for isolation of any ruptured pipelines – to the “inlet/outlet” of a single-acting hydraulic cylinder (5) for the load m.

Description

Изобретението се отнася до метод и устройство за точно позициониране на подемен механизъм с използване на регулируемо обемно хидравлично задвижване, работещо в двигателен и рекуперативен режим, което може да намери приложение за вдигане и спускане на товари при подемни устройства, например електрокари, хидравлични асансьори, подемни платформи (лифтове) и други.The invention relates to a method and device for accurate positioning of a lifting mechanism using an adjustable volumetric hydraulic drive operating in motor and regenerative mode, which can be used for lifting and lowering loads in lifting devices, for example electric trucks, hydraulic lifts, hoists platforms (elevators) and others.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАPRIOR ART

Известен е метод за рекуперативно и регулируемо електрохидравлично задвижване на подемника с товар при електрокари [1], [2], [3] и [7], основан на честотно регулиране и реверсиране на електропомпенния блок, съответно и на обемния дебит към и от еднодействащ хидравличен цилиндър за „вдигане/спускане“ на товара. В режим „спускане“ потенциалната енергия на издигнатия във височина товар се преобразува последователно в хидравлична и след това в електрическа енергия на „изхода“ чрез нерегулируема и реверсивна хидравлична помпа/мотор, която задвижва в генераторен режим честотно регулирана, реверсивна и обратима електрическа машина, с „твърда“ механична характеристика. Получената по-този начин рекуперирана електрическа енергия, се връща обратно в първичния източник.There is a known method for recuperative and adjustable electrohydraulic drive of the hoist with a load in electric trucks [1], [2], [3] and [7], based on frequency regulation and reversal of the electric pump unit, respectively, and the volume flow to and from a single-acting hydraulic cylinder for "raising/lowering" the load. In the "lowering" mode, the potential energy of the elevated load is successively converted to hydraulic and then to electrical energy at the "output" by a non-adjustable and reversible hydraulic pump/motor, which drives a frequency-regulated, reversible and reversible electric machine in generator mode, with a "hard" mechanical characteristic. The electrical energy recovered in this way is returned back to the primary source.

Аналогичен метод за рекуперативно и регулируемо електрохидравлично задвижване на подемника с товар се реализира традиционно в електрокари [4] и [5], където за целта се използват обемна регулируема хидравлична помпа/мотор, с реверсивна посока на потока и нерегулируема, нереверсивна и обратима електрическа машина. В режим „спускане“ на товара, хидравличната помпа/мотор ускорява вала на електрическата машина и тя преминава в „генераторен“ режим, връщайки електрическа енергия в първичния източник.An analogous method for recuperative and adjustable electro-hydraulic drive of the hoist with a load is traditionally implemented in electric trucks [4] and [5], where a volumetric adjustable hydraulic pump/motor, with reversible flow direction and a non-adjustable, non-reversible and reversible electric machine are used for this purpose . In load "lowering" mode, the hydraulic pump/motor accelerates the shaft of the electric machine and it goes into "generator" mode, returning electrical energy to the primary source.

Известен е също метод за рекуперативно и регулируемо хидравлично задвижване на подемен кран [8], при който в режим „спускане“ на товар се реализира връщане (рекупериране) на енергия, с използване на двустепенни, механично свързани, регулируеми и обратими помпени блокове, които преобразуват последователно и съхраняват за повторно използване рекуперираната енергия в газо-хидравлични акумулатори.There is also a known method for recuperative and adjustable hydraulic drive of a lifting crane [8], in which, in the "lowering" mode of a load, the return (recovery) of energy is realized, using two-stage, mechanically connected, adjustable and reversible pump blocks, which sequentially convert and store for reuse the recovered energy in gas-hydraulic accumulators.

Известно е устройство [1], [2], [3] и [7] реализиращо първия метод, което включва честотно регулирана, реверсивна и обратима първична електрическа машина, механично свързана с вала на нерегулируема обемна хидравлична помпа/мотор, обединени в общ конструктивен блок. Хидравличният „вход“ на помпата/мотор е свързан чрез тръбопровод с маслен резервоар, а „изходът“ чрез напорен тръбопровод и 2/2 разпределител (с функция на обратен клапан, в позиция „затворено“), или с хидравлично управляем обратен клапан, е свързан с еднодействащ хидравличен цилиндър за „вдигане/спускане“ на товара.A device [1], [2], [3] and [7] implementing the first method is known, which includes a frequency-regulated, reversible and reversible primary electric machine, mechanically connected to the shaft of a non-adjustable volume hydraulic pump/motor, united in a common construction block. The hydraulic "inlet" of the pump/motor is connected via a line to an oil tank, and the "outlet" via a pressure line and a 2/2 distributor (with check valve function, in the "closed" position), or with a hydraulically controlled check valve, is connected to a single-acting hydraulic cylinder to "raise/lower" the load.

Известно е устройство [4] и [5], реализиращо втория метод, което включва нерегулируема и обратима първична електрическа машина, механично свързана с регулируема обемна хидравлична помпа/мотор, като с помощта на специализирани пропорционални електро-хидравлични механизми, е осигурена възможност за двупосочно изменение на параметъра за регулиране, а именно ъгъла на наклона на диска или цилиндровия блок на хидравличната помпа/мотор.A device [4] and [5] implementing the second method is known, which includes a non-adjustable and reversible primary electric machine, mechanically connected to an adjustable displacement hydraulic pump/motor, and with the help of specialized proportional electro-hydraulic mechanisms, the possibility of bidirectional changing the adjustment parameter, namely the angle of inclination of the disk or cylinder block of the hydraulic pump/motor.

Известно е устройство [8], реализиращо третия метод, което включва двустепенни механично свързани, чрез валове и зъбна предавка, хидравлични помпени блокове. Основният помпен блок включва нерегулируем и нереверсивен първичен двигател, валът на който е свързан към общия вал на главна, регулируема обемна помпа и регулируема хидравлична помпа/мотор, които са свързани паралелно, чрез управляеми разпределителни устройства и обратни клапани, с изпълнителните хидравлични двигатели и в частност подемен хидравличен цилиндър с товар. Вторичният помпен блок, чрез зъбна предавка е свързан механично с вала на основния блок и включва в състава си регулируема хидравлична помпа/мотор, „изходът“ на която е свързан хидравлично през управляем обратен клапан с хидравличен акумулаторен блок и предпазен клапан за налягане.A device [8] implementing the third method is known, which includes two-stage mechanically connected, through shafts and gears, hydraulic pump units. The main pump unit includes a non-adjustable and non-reversible prime mover, the shaft of which is connected to the common shaft of a main, variable displacement pump and a variable hydraulic pump/motor, which are connected in parallel, through controllable distributors and check valves, to the executive hydraulic motors and in part lifting hydraulic cylinder with load. The secondary pump unit is mechanically connected to the shaft of the main unit by gearing and includes an adjustable hydraulic pump/motor, the "output" of which is connected hydraulically through a controllable check valve to a hydraulic accumulator unit and a pressure relief valve.

Известно е устройство [6], за рекуперативно електро-хидравлично задвижване на електрокар, което включва в състава си първична нерегулируема, нереверсивна и обратима електрическа машина, с два изхода на вала, които са свързани от една страна с вала на нерегулируема и нереверсивна обемна помпа, а от друга чрез еднопосочен механичен съединител с вала на обемен нереверсивен хидравличен мотор. Хидравличните „изход“ на помпата и „вход“ на хидравличния мотор, през разпределителни устройства, са свързани с хидравличния цилиндър за товара и цилиндъра, за управление на наклона на стрелата.A device [6] for recuperative electro-hydraulic drive of an electric car is known, which includes in its composition a primary non-adjustable, non-reversible and reversible electric machine, with two shaft outputs, which are connected on one side to the shaft of a non-adjustable and non-reversible volumetric pump , and on the other hand through a one-way mechanical coupling with the shaft of a volumetric non-reversible hydraulic motor. The hydraulic "output" of the pump and the "input" of the hydraulic motor are connected, through manifolds, to the hydraulic load cylinder and the boom control cylinder.

Недостатъци на известните методи и устройства са, че регулирането с изменение честотата на въртене (оборотите) на първичната електрическа машина, респективно на нерегулируемата хидравлична помпа/мотор, е ограничено от минимално допустимите ниски обороти на хидравличната помпа/мотор под товар. Това води до високо „прагово“ ниво в долната зона на регулиране и съответно до „ударно“ потегляне на хидравличното задвижване, което затруднява и забавя точното позициониране на товара.Disadvantages of the known methods and devices are that the regulation by changing the frequency of rotation (revolutions) of the primary electric machine, respectively of the non-adjustable hydraulic pump/motor, is limited by the minimum permissible low revolutions of the hydraulic pump/motor under load. This leads to a high "threshold" level in the lower adjustment zone and, accordingly, to a "bump" start of the hydraulic drive, which makes it difficult and slow to accurately position the load.

з „Ударното натоварване“ е съществено, с използване на нерегулируеми електрически и хидравлични машини в задвижването на товара.h "Shock loading" is substantial, using non-adjustable electrical and hydraulic machinery in the load drive.

От друга страна аналоговото изменение на работния обем, на регулируемите хидравлични машини и респективно на обемния дебит през тях, се осигурява от сложни, скъпи и ненадежни електро-хидро-механични регулатори, с голяма времеконстанта и наличие на „зона на нечуствителност“ в началната „нулева“ точка на регулиране (около „нулевия“ дебит). Това затруднява и забавя точното позициониране на товара. Помпените устройства са голямогабаритни, скъпи и с по-ниска ефективност. Използването на „вторично“ регулиране с хидравличен акумулаторен блок води до усложнена, скъпа с големи габарити и маса хидравлична техника, а двойното хидро-механично преобразуване на енергията има по-ниска ефективност и надеждност.On the other hand, the analog variation of the working volume, of the adjustable hydraulic machines and, respectively, of the volume flow through them, is provided by complex, expensive and unreliable electro-hydro-mechanical regulators, with a large time constant and the presence of a "zone of insensitivity" in the initial " zero' adjustment point (around the 'zero' flow rate). This makes accurate positioning of the load difficult and slow. Pumping devices are bulky, expensive and less efficient. The use of "secondary" regulation with a hydraulic accumulator unit leads to complicated, expensive hydraulic equipment with large dimensions and mass, and the dual hydro-mechanical energy conversion has lower efficiency and reliability.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТTECHNICAL ESSENCE

Задачата на изобретението е да се създаде метод и устройство за точно позициониране на подемен механизъм чрез използване на регулируемо обемно хидравлично задвижване, работещо в двигателен и рекуперативен режим, които да осигурят прецизно регулиране на скоростта, ускорението и позиционирането на товара, в двете посоки на движение - от „нула“ до „максимум“ и обратно. При това в режим „спускане“ потенциалната енергия на издигнатия във височина товар е последователно преобразувана в електрическа на „изхода“ и върната обратно (рекуперирана) в първичния източник на електрическа енергия. Осигурена е ниска себестойност на устройството, високо бързодействие, голяма надеждност и увеличен моторесурс.The task of the invention is to create a method and a device for accurate positioning of a lifting mechanism by using an adjustable volume hydraulic drive operating in motor and regenerative mode, which will provide precise regulation of the speed, acceleration and positioning of the load, in both directions of movement - from "zero" to "maximum" and vice versa. At the same time, in the "lowering" mode, the potential energy of the raised load is successively converted into electrical energy at the "output" and returned (recovered) to the primary source of electrical energy. Low cost of the device, high speed, high reliability and increased motor resource are ensured.

Задачата се решава с метод за точно позициониране на подемен механизъм с използване на регулируемо обемно хидравлично задвижване, работещо в двигателен и рекуперативен режим, основан на паралелна работа на два електро-помпени блока, които се задвижват от първични обратими електрически машини, с „твърда“ механична характеристика и честотно регулиране на оборотите. Помпените блокове включват в състава си обемни нерегулируеми и обратими хидравлични машини с напорни магистрали (тръбопроводи), които се свързват в общ хидравличен център, като едната хидравлична машина работи в помпен режим, а другата в режим на хидравлична помпа/мотор, при фиксирани,,долна-допустима“ и „горна-максимална“ граници на обороти, под товар. В началния момент на регулиране дебитът от главната помпа се „поглъща“ изцяло от хидравличната помпа/мотор, а „допълването“ с работна течност се осъществява от резервоара, през смукателен тръбопровод и изолиращ обратен клапан към общия хидравличен център. До момента на изравняване на дебитите от двете хидравлични машини, налягането в общия хидравличен център е „нулево“ и електрическата машина, която задвижва хидравличната помпа/мотор работи в двигателен режим, а в момента на изравняване на дебитите на двете паралелно работещи хидравлични машини, обратният клапан в смукателния тръбопровод „затваря“ и при следващото плавно увеличаване на дебита от главната помпа в центъра, следва натоварване по налягане и обратимата електрическа машина, която задвижва хидравличната помпа/мотор преминава в генераторен режим на работа с отдаване (връщане) на електрическа енергия в първичния източник, докато главният помпен агрегат черпи електрическа енергия от източника. Положителната разлика в дебитите води до повишаване на налягането в хидравличния център, лимитирано от външното натоварване и от там през обратния клапан на 2/2 разпределител (в изходна позиция “затворено“) и свързващ напорен тръбопровод, работната течност преминава „свободно“ през изолиращ авариен клапан и постъпва на „входа“ на еднодействащ (плунжерен) хидравличен цилиндър, който от своя страна задвижва плавно и безударно подемния механизъм. В режим „вдигане“ регулирането на скоростта, ускорението и позиционирането на товара се извършва чрез честотно регулиране на оборотите на главната помпа, респективно и на дебита, така че дебитната разлика в хидравличния център да се изменя плавно и безударно от “0“ до „максимум“ и обратно, без промяна на фиксираната „долна граница“ с обороти (под товар) на хидравличната помпа/мотор. Режимите за „позициониране“ на товара и след това за „спускане“ надолу, се осъществяват в позиция „отворено“ на 2/2 разпределителя, чрез плавно изменение на оборотите на хидравличната помпа/мотор, при фиксирана „долна граница“ обороти (под товар) на главната помпа. След достигане на долно „изходно“ ниво (позиция) на товара, оборотите на хидравличната помпа/мотор и нейния обемен дебит се изравняват с тези на главната помпа, след което 2/2 разпределителят превключва в позиция „затворено“ и с минимално понижение на оборотите на главната помпа, спрямо тези на хидравличната помпа/мотор, отново се установява изходно „нулево“ налягане в хидравличния център, а обемното хидравлично задвижване работи на „празен ход“.The task is solved by a method of accurate positioning of a lifting mechanism using an adjustable volume hydraulic drive operating in motor and regenerative mode, based on the parallel operation of two electro-pumping units, which are driven by primary reversible electric machines, with "hard" mechanical characteristic and frequency regulation of revolutions. The pumping units include in their composition volumetric non-adjustable and reversible hydraulic machines with pressure highways (pipelines) that connect in a common hydraulic center, with one hydraulic machine operating in pump mode and the other in hydraulic pump/motor mode, at fixed,, lower-permissible" and "upper-maximum" rev limits, under load. At the initial moment of adjustment, the flow from the main pump is completely "absorbed" by the hydraulic pump/motor, and the "top-up" with working fluid is carried out from the reservoir, through a suction line and an isolating check valve to the common hydraulic center. Until the equalization of the flow rates of the two hydraulic machines, the pressure in the common hydraulic center is "zero" and the electric machine that drives the hydraulic pump/motor works in engine mode, and at the time of equalization of the flow rates of the two parallel operating hydraulic machines, the reverse a valve in the suction line "closes" and upon the next gradual increase in flow rate from the main pump in the center, a pressure load follows and the reversible electric machine that drives the hydraulic pump/motor goes into generator mode of operation with the delivery (return) of electrical energy to the primary source while the main pumping unit draws electrical power from the source. The positive difference in the flow rates leads to an increase in the pressure in the hydraulic center, limited by the external load and from there through the check valve of the 2/2 distributor (in the initial position "closed") and the connecting pressure pipeline, the working fluid passes "freely" through an isolating emergency valve and enters the "input" of a single-acting (plunger) hydraulic cylinder, which in turn drives the lifting mechanism smoothly and smoothly. In the "lifting" mode, the regulation of the speed, acceleration and positioning of the load is carried out by frequency regulation of the revolutions of the main pump, respectively and of the flow rate, so that the flow difference in the hydraulic center changes smoothly and smoothly from "0" to "maximum " and vice versa, without changing the fixed "lower limit" with revolutions (under load) of the hydraulic pump/motor. The load "positioning" and then "lowering" modes are accomplished in the "open" position of the 2/2 distributor, by smoothly varying the hydraulic pump/motor rpm, at a fixed "lower limit" rpm (under load ) of the main pump. After reaching the lower "start" level (position) of the load, the speed of the hydraulic pump/motor and its volumetric flow equalize with that of the main pump, then the 2/2 distributor switches to the "closed" position and with a minimum decrease in speed of the main pump, relative to those of the hydraulic pump/motor, an output "zero" pressure is again established at the hydraulic center, and the volumetric hydraulic drive operates at "idle".

Втори вариант за реализиране на метода за точно позициониране на подемен механизъм с използване на регулируемо обемно хидравлично задвижване, работещо в двигателен и рекуперативен режим се осъществява, като „главният“ електро-помпен блок включва честотно регулирана, реверсивна и обратима електрическа машина с „твърда” механична характеристика, която задвижва нерегулируема обемна и реверсивна хидравлична помпа/мотор, обозначена като „главна“ в хидравличната система. Тя подава обемен дебит през общия хидравличен център към напорния „вход” на втория „опорен” електро-помпен блок, който е с малка мощност, лимитирана от максималното налягане в хидравличната система и „долната граница” от допустими обороти на „главната“ хидравлична помпа/мотор, под товар. „Опорният“ помпен блок включва в състава си нерегулируема обемна и ревесивна хидравлична помпа/мотор, която се задвижва от нерегулируема, реверсивна и обратима електрическа машина, с „твърда” механична“ характеристика, при постоянна честота на въртене (обороти) на вала, под товар. В началния момент на регулиране дебитът от главната хидравлична помпа/мотор се „поглъща“ изцяло от опорната хидравлична помпа/мотор, а „допълването“ с работна течност се осъществява от резервоара, през смукателен тръбопровод и изолиращ обратен клапан към общия хидравличен център. До момента на изравняване на дебитите от двете хидравлични машини, налягането в общия хидравличен център е „нулево“ и електрическата машина, която задвижва опорната хидравлична помпа/мотор работи в двигателен режим, а в момента на изравняване на дебитите на двете паралелно работещи хидравлични машини, обратният клапан в смукателния тръбопровод „затваря“ и при следващото плавно увеличаване на дебита от главната хидравлична помпа/мотор в центъра, следва натоварване по налягане и обратимата електрическа машина, която задвижва хидравличната помпа/мотор преминава в генераторен режим на работа с отдаване (връщане) на електрическа енергия в първичния източник, докато главният помпен агрегат черпи електрическа енергия от източника. Положителната разлика в дебитите води до повишаване на налягането в хидравличния център, лимитирано от външното натоварване и от там през обратния клапан на 2/2 разпределител (в изходна позиция “затворено“) и свързващ напорен тръбопровод, работната течност преминава „свободно“ през изолиращ авариен клапан и постъпва на „входа“ на еднодействащ (плунжерен) хидравличен цилиндър, който от своя страна задвижва плавно и безударно подемния механизъм. В режим „вдигане“ регулирането на скоростта, ускорението и позиционирането на товара, се извършва чрез честотно регулиране на оборотите на главната помпа, респективно и на дебита, така че дебитната разлика в хидравличния център да се изменя плавно и безударно от “0“ до „максимум“ и обратно, без промяна на фиксираната „долна граница“ с обороти (под товар) на хидравличната помпа/мотор. Режимите за „позициониране“ на товара и след това за „спускане“ надолу, се осъществяват в позиция „отворено“ на 2/2 разпределителя, чрез плавно изменение на оборотите на хидравличната помпа/мотор, при фиксирана „долна граница“ обороти (под товар) на главната помпа. След достигане на долно „изходно“ ниво (позиция) на товара, оборотите на хидравличната помпа/мотор и нейният обемен дебит се изравняват с тези на главната помпа, след което 2/2 разпределителят превключва в позиция „затворено“ и с минимално понижение на оборотите на главната помпа, спрямо тези на хидравличната помпа/мотор, отново се установява изходно „нулево“ налягане в хидравличния център, а обемното хидравлично задвижване работи на „празен ход“. По-особено се структурира режима „спускане” на товара. След „позициониране“ на товара в горно положение, 2/2 разпределителят „затваря” и изолира напорната хидролиния, към и от хидравличния цилиндър. Оборотите на „главната“ хидравлична машина, която досега работи в помпен режим, леко се понижават и в хидравличния център се установява „нулево” налягане, при допустима „долна“ граница ниски обороти за „главната“ хидравлична машина. Следва бърз и едновременен процес на реверсиране и на двата електро-помпени блока. Втората хидравлична машина в „опорния“ помпен блок, преминава от двигателен в „помпен“ режим, засмуква работна течност от резервоара и през допълнителен смукателен тръбопровод с обратен клапан, подава работна течност към общия хидравличен център. Оборотите на „главната“ хидравлична машина леко се понижават така, че да се получи минимална положителна дебитна разлика от обемен дебит в хидравличния център. В този момент налягането в центъра се повишава до лимитираната стойност от товара, след което следва функция „отворено” на 2/2 разпределителя. Чрез регулиране на оборотите на „главната“ хидравлична машина, която сега работи в двигателен режим, плавно се ускорява/забавя движението на товара в режим „спускане”. При този режим „главната“ и регулируема електрическа машина преминава в генераторен режим, преобразува потенциалната енергия на издигнатия във височина товар в електрическа и я връща (рекуперира) в първичния източник на електрическа енергия.A second option for implementing the method for precise positioning of a lifting mechanism using an adjustable volumetric hydraulic drive operating in motor and recuperative mode is carried out, and the "main" electric pump unit includes a frequency-regulated, reversible and reversible electric machine with a "hard" a mechanical feature that drives a non-adjustable positive displacement and reversible hydraulic pump/motor designated "master" in the hydraulic system. It supplies volume flow through the common hydraulic center to the pressure "inlet" of the second "support" electric pump unit, which has a small power, limited by the maximum pressure in the hydraulic system and the "lower limit" of permissible revolutions of the "main" hydraulic pump /motor, under load. The "support" pump unit includes in its composition a non-adjustable volumetric and reversible hydraulic pump/motor, which is driven by a non-adjustable, reversible and reversible electric machine, with a "hard" mechanical" characteristic, at a constant frequency of rotation (revolutions) of the shaft, under cargo. At the initial moment of adjustment, the flow rate from the main hydraulic pump/motor is completely "absorbed" by the auxiliary hydraulic pump/motor, and the "top-up" with working fluid is carried out from the tank, through a suction line and an isolating check valve to the common hydraulic center. Until the equalization of the flow rates from the two hydraulic machines, the pressure in the common hydraulic center is "zero" and the electric machine that drives the support hydraulic pump/motor works in engine mode, and at the time of equalization of the flow rates of the two parallel operating hydraulic machines, the check valve in the suction line "closes" and on the next gradual increase in flow from the main hydraulic pump/motor in the center, a pressure load follows and the reversible electric machine that drives the hydraulic pump/motor goes into a generator mode of operation with output (return) of electrical energy into the primary source while the main pumping unit draws electrical energy from the source. The positive difference in the flow rates leads to an increase in the pressure in the hydraulic center, limited by the external load and from there through the check valve of the 2/2 distributor (in the initial position "closed") and the connecting pressure pipeline, the working fluid passes "freely" through an isolating emergency valve and enters the "input" of a single-acting (plunger) hydraulic cylinder, which in turn drives the lifting mechanism smoothly and smoothly. In the "lifting" mode, the regulation of the speed, acceleration and positioning of the load is carried out by frequency regulation of the revolutions of the main pump, respectively and of the flow, so that the flow difference in the hydraulic center changes smoothly and smoothly from "0" to " maximum' and vice versa, without changing the fixed 'lower limit' with revs (under load) of the hydraulic pump/motor. The load "positioning" and then "lowering" modes are accomplished in the "open" position of the 2/2 distributor, by smoothly varying the hydraulic pump/motor rpm, at a fixed "lower limit" rpm (under load ) of the main pump. After reaching the lower "start" level (position) of the load, the speed of the hydraulic pump/motor and its volume flow equalize with that of the main pump, then the 2/2 distributor switches to the "closed" position and with a minimum decrease in speed of the main pump, relative to those of the hydraulic pump/motor, an output "zero" pressure is again established at the hydraulic center, and the volumetric hydraulic drive operates at "idle". The cargo "lowering" mode is structured more specifically. After "positioning" the load in the upper position, the 2/2 distributor "closes" and isolates the pressure hydraulic line, to and from the hydraulic cylinder. The revolutions of the "main" hydraulic machine, which has been operating in pumping mode until now, are slightly lowered and a "zero" pressure is established in the hydraulic center, at the permissible "lower" limit of low revolutions for the "main" hydraulic machine. A rapid and simultaneous reversal process of both electro-pump units follows. The second hydraulic machine in the "support" pump block, switches from engine to "pump" mode, sucks working fluid from the tank and through an additional suction pipeline with a check valve, supplies working fluid to the common hydraulic center. The speed of the "main" hydraulic machine is slightly reduced so that a minimum positive flow difference from the volume flow at the hydraulic center is obtained. At this moment, the pressure in the center rises to the limited value from the load, after which the "open" function of the 2/2 distributor follows. By adjusting the speed of the "main" hydraulic machine, which is now operating in engine mode, the movement of the load in "lower" mode is smoothly accelerated/decelerated. In this mode, the "main" and adjustable electric machine goes into generator mode, converts the potential energy of the elevated load into electrical energy and returns (recovers) it to the primary source of electrical energy.

И при двата варианта за правилно и ефективно реализиране на метода се използват електронни датчици за честота на въртене (обороти) на вала, налягане, температура на работната течност и позициониране на товара. Управлението на работния процес се извършва чрез контролерни устройства, индиректно от оператор или напълно автоматизирано при автоматичен вариант за изпълнение на метода. За обезпечаване на нормални и безаварийни условия на работа на хидравличното задвижване се използва „двигателният“ режим на работа на една от двете хидравлични машини. Предпочитание се отдава на втората („опорна“) в режим на хидравлична помпа/мотор, като потокът работна течност от „изхода” на хидравличната машина постъпва през обратен клапан в отливната хидравлична линия с последователно работещи отливен (фин) филтър и охладител за течността. В този режим на работа отливната линия остава изолирана от паралелно включения към нея допълнителен смукателен тръбопровод и резервоара чрез допълнителен обратен клапан.In both variants, for correct and effective implementation of the method, electronic sensors are used for the frequency of rotation (revolutions) of the shaft, pressure, temperature of the working fluid and positioning of the load. The management of the work process is carried out by means of controller devices, indirectly by an operator or fully automated in an automatic variant of the execution of the method. To ensure normal and trouble-free operation of the hydraulic drive, the "engine" mode of operation of one of the two hydraulic machines is used. Preference is given to the second ("support") in hydraulic pump/motor mode, with the flow of working fluid from the "outlet" of the hydraulic machine entering through a check valve in the discharge hydraulic line with a discharge (fine) filter and fluid cooler operating in sequence. In this mode of operation, the outflow line remains isolated from an additional suction line connected in parallel to it and the tank by an additional non-return valve.

Създава се, при първи вариант на изпълнение, устройство за точно позициониране на подемен механизъм с използване на регулируемо обемно хидравлично задвижване, работещо в двигателен и рекуперативен режим, което включва в състава си регулируем първичен електрически двигател с „твърда” механична характеристика, куплиран с вала на нерегулируема и нереверсивна обемна помпа, хидравличният „изход” на която през общ хидравличен център е свързан паралелно с „вход/изход” на нерегулируема и неверсивна обемна хидравлична помпа/мотор, валът на която е механично свързан с вала на регулируема и обратима електрическа машина с „твърда” механична характеристика. Съгласно изобретението към напорната линия с общия хидравличен център са паралелно свързани обратен клапан със смукателен тръбопровод и предпазен клапан за налягане с отливен тръбопровод към резервоара. Общият хидравличен център, чрез отделна напорна хидравлична линия и включени последователно към нея 2/2 хидравличен разпределител в изходна позиция „затворено” (с вградена функция на „обратен клапан“) и електромагнитно управление, както и авариен клапан за изолиране на разрушен тръбопровод, е свързан с „вход/изход“ на еднодействащ хидравличен цилиндър за товара. За обезпечаване на контрола и управлението/регулирането на работните процеси в хидравличното задвижване на подемния механизъм са предвидени контролни точки с вградени датчици за честота на въртене (обороти) в помпените блокове, датчици за налягане в хидравличния център и на „вход/изход“ от хидравличния цилиндър, за температурата на работната течност в резервоара, както и датчик за преместване/позиции на товара.In a first embodiment, a device is created for accurate positioning of a lifting mechanism using an adjustable volumetric hydraulic drive operating in motor and regenerative mode, which includes in its composition an adjustable primary electric motor with a "solid" mechanical characteristic, coupled to the shaft of a non-adjustable and non-reversible positive displacement pump, the hydraulic "output" of which is connected through a common hydraulic center in parallel with the "input/output" of a non-adjustable and non-reversible positive displacement hydraulic pump/motor, the shaft of which is mechanically connected to the shaft of an adjustable and reversible electric machine with a "hard" mechanical characteristic. According to the invention, a non-return valve with a suction line and a pressure relief valve with a discharge line to the tank are connected in parallel to the pressure line with the common hydraulic center. The general hydraulic center, through a separate pressure hydraulic line and connected in series to it a 2/2 hydraulic distributor in the starting position "closed" (with a built-in "return valve" function) and electromagnetic control, as well as an emergency valve for isolating a broken pipeline, is connected to the "input/output" of a single-acting hydraulic cylinder for the load. To ensure the control and management/regulation of work processes in the hydraulic drive of the lifting mechanism, control points with built-in sensors for the frequency of rotation (revolutions) in the pump blocks, pressure sensors in the hydraulic center and at the "input/output" of the hydraulic are provided cylinder, for the temperature of the working fluid in the tank, as well as a sensor for displacement/positions of the load.

При втори вариант на изпълнение, устройството включва две нерегулируеми и реверсивни обемни хидравлични помпи/мотор с различен работен обем, като валът на първата хидравлична помпа/мотор с голям работен обем, наричана основна или „главна“, е механично свързан с вала на регулируема, реверсивна и обратима електрическа машина, а втората хидравлична помпа/мотор с малък работен обем, наричана „опорна“ или спомагателна, е с мощност, съобразена с максималното работно налягане и фиксираната „долна граница“ от ниски обороти под товар за „главната“ помпа/мотор. При това валът на „опорната“ помпа/мотор е свързан механично с вала на нерегулируема, ревесивна и обратима електрическа машина с „твърда“ механична характеристика. Хидравличният „изход/вход“ на „опорната“ помпа/мотор, през обратни клапани с двупосочно действие е хидравлично свързан чрез смукателен тръбопровод директно с резервоара и с последователна комбинация от филтър, охладител и отливна хидравлична линия отново с резервоара.In a second embodiment, the device includes two non-adjustable and reversible displacement hydraulic pumps/motors with different displacements, the shaft of the first hydraulic pump/motor with large displacements, referred to as the main or "main", being mechanically connected to the shaft of an adjustable, reversible and reversible electric machine, and the second small displacement hydraulic pump/motor, referred to as the "support" or auxiliary, is rated for the maximum working pressure and the fixed "lower limit" of low rpm under load for the "main" pump/ motor. In this, the shaft of the "support" pump/motor is mechanically connected to the shaft of a non-adjustable, reversible and reversible electric machine with a "rigid" mechanical characteristic. The hydraulic "outlet/inlet" of the "support" pump/motor, through two-way check valves, is hydraulically connected by a suction line directly to the tank and with a series combination of filter, cooler and discharge hydraulic line back to the tank.

Предимството на метода и устройството за точно позициониране на подемен механизъм с използване на регулируемо обемно хидравлично задвижване, работещо в двигателен и рекуперативен режим е, че се осигурява прецизно и плавно безударно регулиране на движението, скоростта и ускорението, включително бързо и точно позициониране на подемния механизъм, респективно на товара. В режим „спускане“ надолу на товара е осигурена възможност за рекупериране (връщане) на електрическа енергия в първичния източник, с което се повишава ефективността на хидравличното задвижване като цяло. Използването на прости и евтини нерегулируеми хидравлични машини, осигурява ниска себестойност на устройството и висока надеждност.The advantage of the method and apparatus for precise positioning of a lifting mechanism using an adjustable volume hydraulic drive operating in a motor and regenerative mode is that it provides precise and smooth shockless control of movement, speed and acceleration, including fast and accurate positioning of the lifting mechanism , respectively of the load. In load down mode, the ability to recuperate (return) electrical energy to the primary source is provided, increasing the efficiency of the hydraulic drive as a whole. The use of simple and cheap non-adjustable hydraulic machines ensures low cost of the device and high reliability.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИDESCRIPTION OF THE ATTACHED FIGURES

По-подробно изобретението е пояснено с примерно изпълнение на устройството за точно позициониране на подемен механизъм с използване на регулируемо обемно хидравлично задвижване, работещо в двигателен и рекуперативен режим, както следва:In more detail, the invention is explained with an exemplary embodiment of the device for accurate positioning of a lifting mechanism using an adjustable volume hydraulic drive operating in motor and regenerative mode, as follows:

Фигура 1 - представлява хидравлична схема на устройството, изпълнено с два еднотипни и еднакви по мощност, регулируеми и нереверсивни електро-помпени блока, като вторият реализира обратима и рекуперативна функция.Figure 1 - represents a hydraulic diagram of the device, completed with two same type and equal in power, adjustable and non-reversible electro-pumping units, with the second implementing a reversible and recuperative function.

Фигура 2 - представлява вариантно изпълнение на устройството, изпълнено с различни по мощност, реверсивни и обратими електропомпени блокове, като вторият „опорен“ помпен блок е нерегулируем.Figure 2 - represents a variant implementation of the device, filled with different power, reversible and reversible electric pump units, and the second "support" pump unit is non-adjustable.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕIMPLEMENTATION EXAMPLES

Съгласно Фигура 1, при първи вариант на изпълнение, устройството за точно позициониране на подемен механизъм с използване на регулируемо обемно хидравлично задвижване, работещо в двигателен и рекуперативен режим, включва в състава си регулируем първичен електродвигател 2 с „твърда” механична характеристика, куплиран с вала на нерегулируема и нереверсивна обемна помпа 1, хидравличният „изход” на която през общ хидравличен център С, е свързан паралелно с „вход/изход” на нерегулируема и нереверсивна обемна хидравлична помпа/мотор 8, валът на която е механично свързан с вала на регулируема и обратима електрическа машина 7, с „твърда” механична характеристика. Съгласно изобретението към напорната линия с общия хидравличен център С, са паралелно свързани обратен клапан 14 със смукателен тръбопровод 16 и предпазен клапан 12 за налягане с отливен тръбопровод, към резервоара 15. Общият хидравличен център С, чрез отделна напорна линия и включени последователно към нея 2/2 хидравличен разпределител 3 в изходна позиция „затворено” (с вградена функция на „обратен клапан“) и електромагнитно управление, както и авариен клапан 4 за изолиране на разрушен тръбопровод, е свързан с „вход/изход“ на еднодействащ хидравличен цилиндър 5 за товара. За обезпечаване на контрола и управлението/регулирането на работните процеси в хидравличното задвижване на подемния механизъм, са предвидени датчици П] и П2 за честота на въртене (обороти) в помпените блокове, контролни точки 6 и 18 с датчици за налягане: pi- в хидравличния център С и р2 - на „вход/изход“ от хидравличния цилиндър 5, датчик за температура 13 на работната течност в резервоара, както и датчик Pos, за преместване/позиции на товара.According to Figure 1, in a first embodiment, the device for accurate positioning of a lifting mechanism using an adjustable volumetric hydraulic drive operating in motor and regenerative mode, includes in its composition an adjustable primary electric motor 2 with a "rigid" mechanical characteristic, coupled to the shaft of a non-adjustable and non-reversible volumetric pump 1, the hydraulic "output" of which, through a common hydraulic center C, is connected in parallel with the "input/output" of a non-adjustable and non-reversible volumetric hydraulic pump/motor 8, the shaft of which is mechanically connected to the shaft of an adjustable and a reversible electric machine 7, with a "hard" mechanical characteristic. According to the invention, to the pressure line with the common hydraulic center C, a check valve 14 with a suction line 16 and a pressure safety valve 12 with an outlet line are connected in parallel to the tank 15. The common hydraulic center C, through a separate pressure line and connected to it in series 2 /2 hydraulic distributor 3 in the output position "closed" (with a built-in "check valve" function) and electromagnetic control, as well as an emergency valve 4 for isolating a broken pipeline, is connected to the "input/output" of a single-acting hydraulic cylinder 5 for the cargo. To ensure the control and management/regulation of work processes in the hydraulic drive of the lifting mechanism, sensors P] and P2 are provided for the frequency of rotation (revolutions) in the pump units, control points 6 and 18 with pressure sensors: pi- in the hydraulic center C and p2 - on the "input/output" of the hydraulic cylinder 5, temperature sensor 13 of the working fluid in the tank, as well as sensor Pos, for displacement/positions of the load.

При втори вариант на изпълнение, съгласно Фигура 2, устройството включва две нерегулируеми и реверсивни обемни хидравлични помпи/мотор 1 и 8 с различен работен обем, като валът на първата помпа/мотор 1 с голям работен обем, наричана основна или „главна“, е механично свързан с вала на регулируема, реверсивна и обратима електрическа машина 2, а втората помпа/мотор 8 с малък работен обем, наричана „опорна“ или спомагателна е с мощност, съобразена с максималното работно налягане и фиксирана „долна граница“ от ниски обороти под товар за „главната“ помпа/мотор 1. При това валът на „опорната“ помпа/мотор 8, е свързан механично с вала на нерегулируема, ревесивна и обратима електромашина 7 с „твърда“ механична характеристика. Напорните „изход/вход“ на „главната“ и „опорната“ помпи/мотор 2 и 7 са свързани паралелно, чрез хидравличен център С от една страна със смукателен клапан 17 и тръбопровод 18 към резервоар 16, а от друга през 2/2 хидравличен разпределител 3 (в позиция „затворено“, с функция на обратен клпан) и авариен клапан 4 към „вход/изход“ на еднодействащ хидравличен цилиндър 5 за товара т. При това хидравличният „изход/вход“ на „опорната“ помпа/мотор 8, през обратни клапани с двупосочно действие 9 и 12 е хидравлично свързан чрез смукателен тръбопровод 14 директно с резервоара 16 и с последователна комбинация от филтър 11, охладител 13 и отливна хидравлична линия 10, с резервоара 16. За обезпечаване на контрол и управление/регулиране, на работните процеси в хидравличното задвижване на подемния механизъм, са предвидени датчици щ и щ за честота на въртене (обороти) в помпените блокове, контролни точки 6 и 18 с датчици за налягане: pi- в хидравличния център С и рг - на „вход/изход“ от хидравличния цилиндър 5, датчик за температура 13 на работната течност в резервоара, както и датчик Pos, за преместване/позиции на товара.In a second embodiment, according to Figure 2, the device includes two non-adjustable and reversible displacement hydraulic pumps/motors 1 and 8 with different displacements, and the shaft of the first pump/motor 1 with a large displacement, called the main or "main", is mechanically connected to the shaft of an adjustable, reversible and reversible electric machine 2, and the second pump/motor 8 with a small displacement, called "support" or auxiliary, has a power according to the maximum working pressure and a fixed "lower limit" of low revolutions below load for the "main" pump/motor 1. In this case, the shaft of the "support" pump/motor 8 is mechanically connected to the shaft of a non-adjustable, reversible and reversible electric machine 7 with a "rigid" mechanical characteristic. The pressure "outlet/inlet" of the "main" and "support" pumps/motor 2 and 7 are connected in parallel, through hydraulic center C on the one hand with suction valve 17 and pipeline 18 to tank 16, and on the other through 2/2 hydraulic distributor 3 (in the "closed" position, with check valve function) and emergency valve 4 to the "input/output" of the single-acting hydraulic cylinder 5 for the load t. At the same time, the hydraulic "output/input" of the "support" pump/motor 8 , through two-way check valves 9 and 12 is hydraulically connected via a suction line 14 directly to the reservoir 16 and with a series combination of filter 11, cooler 13 and discharge hydraulic line 10, to the reservoir 16. To provide control and management/regulation, of the working processes in the hydraulic drive of the lifting mechanism, sensors sht and sht are provided for the frequency of rotation (revolutions) in the pump units, control points 6 and 18 with pressure sensors: pi- in the hydraulic center C and rg - at the "inlet/ output" from the hydraulic cylinder 5, temperature sensor 13 of the working fluid in the tank, as well as a Pos sensor, for displacement/positions of the load.

ПРИЛОЖЕНИЕ (ИЗПОЛЗВАНЕ) НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОAPPLICATION (USE) OF THE INVENTION

Действието на устройството за точно позициониране на подемен механизъм с използване на регулируемо обемно хидравлично задвижване, работещо в двигателен и рекуперативен режим съгласно Фигура 1, е следното: Първоначално се включва в режим на двигател регулируемата и обратима електрическа машина 7 и тя задвижва хидравличната помпа/мотор 8 в „помпен“ режим. Следва плавно увеличаване на оборотите до допустимата „долна“ граница ниски обороти (под товар). В този режим хидравличната помпа/мотор 8 засмуква работна течност от резервоара 15 през обратния клапан 14, смукателния тръбопровод 16 и подава работна течност към отливката хидролиния 9 през филтъра 10 и охладителя 11 обратно в резервоара 15. След това се включват в действие регулируемия първичен електрически двигател 2 и куплираната с него обемна нерегулируема помпа 1, като плавно се увеличава честотата им на въртене. Дебитът създаден от помпата 1 се сумира със засмукания допълнително през обратния клапан 14 дебит на помпа/мотор 8 и се подава в отливната линия 9 през филтъра 10, охладителя 11 обратно към резервоара 15. В този начален режим хидравличните машини 1 и 8 работят при „нулево” налягане в общия център С и консумират минимална мощност, до изравняване на техните дебити, след което се преустановява постъпването на допълнителен дебит през обратния клапан 14. Със следващото плавно увеличаване на оборотите на главната помпа 1, респективно на първичния електрически двигател 2, стартира процес „вдигане” на товара, като налягането в хидравличния център С плавно се увеличава до работното и хидравличната машина 8 преминава в двигателен режим, ускорявайки вала на електрическата машина 7, която преминава в генераторен режим и връща електрическа енергия обратно в първичния източник. С понататъшно увеличаване оборотите на главната помпа 1 се формира положителна дебитна разлика, която от хидравличния център С през обратния клапан на 2/2 разпределителя 3 в изходна позиция „затворено”, постъпва в напорната линия през аварийния клапан 4 към „вход/изход” на еднодействащия хидравличен цилиндър 5. Започва реален процес за „вдигане” на товар с маса т, като при това се контролират скоростта и ускорението при движение. След достигане в околността на мястото за позициониране на товара, 2/2 разпределителя 3 превключва в позиция „отворено” и с последващо леко увеличаване или забавяне на оборотите на главната помпа 1, при константни ниски обороти на помпата/мотор 8 и постъпваща информация от позиционния датчик Pos., завършва процеса на „позициониране” и 2/2 разпределителя 3, отново превключва в положение „затворено”, изолирайки напорната хидравлична линия до цилиндъра 5. Оборотите на главната помпа 1 леко спадат надолу и се установява „нулево” налягане в хидравличния център С. С това приключва работния процес „вдигане” на товар във височина и неговото точно позициониране.The operation of the device for accurate positioning of a lifting mechanism using an adjustable volumetric hydraulic drive operating in motor and regenerative mode according to Figure 1 is as follows: Initially, the adjustable and reversible electric machine 7 is switched into motor mode and it drives the hydraulic pump/motor 8 in "pump" mode. This is followed by a smooth increase in revolutions to the permissible "lower" limit of low revolutions (under load). In this mode, the hydraulic pump/motor 8 sucks working fluid from the tank 15 through the check valve 14, the suction line 16 and feeds the working fluid to the casting hydroline 9 through the filter 10 and the cooler 11 back into the tank 15. Then the adjustable primary electric engine 2 and the volumetric non-adjustable pump 1 coupled to it, smoothly increasing their rotation frequency. The flow rate created by the pump 1 is summed with the suction additionally through the check valve 14 flow rate of the pump/motor 8 and is fed into the discharge line 9 through the filter 10, the cooler 11 back to the tank 15. In this initial mode, the hydraulic machines 1 and 8 work at " zero" pressure in the common center C and consume minimal power, until their flow rates equalize, after which the additional flow rate through the non-return valve 14 stops. With the next smooth increase in the revolutions of the main pump 1, respectively of the primary electric motor 2, it starts the process of "lifting" the load, the pressure in the hydraulic center C gradually increases to the working one and the hydraulic machine 8 goes into motor mode, accelerating the shaft of the electric machine 7, which goes into generator mode and returns electrical energy back to the primary source. With a further increase in the revolutions of the main pump 1, a positive flow difference is formed, which from the hydraulic center C through the check valve of the 2/2 distributor 3 in the output position "closed", enters the pressure line through the emergency valve 4 to the "inlet/outlet" of the single-acting hydraulic cylinder 5. A real process begins to "lift" a load of mass t, while controlling the speed and acceleration during movement. After reaching the vicinity of the position of the load, the 2/2 distributor 3 switches to the "open" position and with a subsequent slight increase or decrease in the revolutions of the main pump 1, at constant low revolutions of the pump/motor 8 and incoming information from the positioner sensor Pos., completes the “positioning” process and the 2/2 distributor 3, again switches to the “closed” position, isolating the pressure hydraulic line to cylinder 5. The revolutions of the main pump 1 drop slightly and a “zero” pressure is established in the hydraulic center C. This completes the work process of "lifting" a load in height and its exact positioning.

За да се осъществи процес на плавно и безударно „спускане” на товара надолу, първо леко се увеличават оборотите на главна помпа 1 така, че в хидравличния център С работната течност се „компресира” и се увеличава работното налягане в хидравличната система, по информация от датчиците за налягане pi и рг , след което оборотите на главната помпа 1 се фиксират и се поддържат постоянни през целия процес на „спускане” на товара. Сработва отново 2/2 разпределителя 3 и превключва в позиция „отворено” двупосочно. Следва плавно увеличаване на оборотите на хидравличната помпа/мотор 8, която работи в двигателен режим и принуждава обратимата електрическа машина 7 да премине в генераторен режим, с отдаване (рекупериране) на електрическа енергия в първичния източник. След достигане на товара m в „долна“ позиция, следва превключване на 2/2 разпределителя 3 в положение „затворено”. Оборотите на електрическата машина 7 остават фиксирани на „долната граница“, респективно и на помпата/мотор 8. Оборотите на първичния електрически двигател 2 леко се намаляват, пада до „нулево” налягането в хидравличния център С, а електрическата машина 7 преминава от генераторен в двигателен режим. Хидравличното задвижване на повдигателния механизъм остава в „изходна” (начална) позиция за работа.In order to carry out a process of smooth and shock-free "lowering" of the load, first the revolutions of main pump 1 are slightly increased so that in the hydraulic center C the working fluid is "compressed" and the working pressure in the hydraulic system increases, according to information from the pressure sensors pi and pg, after which the revolutions of the main pump 1 are fixed and kept constant throughout the process of "lowering" the load. The 2/2 valve 3 operates again and switches to the "open" position bi-directionally. This is followed by a smooth increase in the revolutions of the hydraulic pump/motor 8, which operates in engine mode and forces the reversible electric machine 7 to switch to generator mode, with release (recovery) of electrical energy in the primary source. After reaching the load m in the "lower" position, the 2/2 distributor 3 is switched to the "closed" position. The revolutions of the electric machine 7 remain fixed at the "lower limit", respectively also of the pump/motor 8. The revolutions of the primary electric motor 2 are slightly reduced, the pressure in the hydraulic center C drops to "zero", and the electric machine 7 goes from generator to engine mode. The hydraulic drive of the lifting mechanism remains in the "home" (home) position for operation.

Действието на устройството за точно позициониране на подемен механизъм с използване на регулируемо обемно хидравлично задвижване, работещо в двигателен и рекуперативен режим, съгласно Фигура 2, е следното: В процес „вдигане” на товара m се запазва същата последователност от действия. Първо се включва в режим на двигател нерегулируемата и обратима електрическа машина 7, която в този вариант на изпълнение работи при константни обороти. Съответно хидравличната помпа/мотор 8 засмуква работна течност от резервоара 16 през обратния клапан 17 и смукателния тръбопровод 18 при „нулево” налягане и след това връща течността през обратния клапан 9 в отливката хидравлична линия 10 към последователната комбинация от филтър 11 и охладител 13, обратно в резервоара!6. В този режим обратният клапан 12 изолира смукателния тръбопровод 14.The operation of the device for precise positioning of a lifting mechanism using an adjustable volumetric hydraulic drive operating in motor and regenerative mode, according to Figure 2, is as follows: In the process of "lifting" the load m, the same sequence of actions is preserved. First, the non-adjustable and reversible electric machine 7 is switched on in engine mode, which in this embodiment works at constant revolutions. Accordingly, the hydraulic pump/motor 8 draws working fluid from the tank 16 through the check valve 17 and suction line 18 at "zero" pressure and then returns the fluid through the check valve 9 in the cast hydraulic line 10 to the sequential combination of filter 11 and cooler 13, vice versa in the tank!6. In this mode, the check valve 12 isolates the suction line 14.

Следва плавно ускоряване на регулируемата първична електрическа машина 2, която работи в двигателен режим и респективно на помпата/мотор 1 в помпен режим. Налягането в хидравличния център С плавно се покачва до работното в напорната линия, дебитите на двете хидравлични машини 1 и 8 се изравняват и обратният клапан 17 в смукателната линия 18 „затваря”. Започва подаване на работна течност от хидравличния център С, през 2/2 разпределителя 3 и аварийния клпан 4 към „вход/изход“ на хидравличния цилиндър 5. Следва процес „вдигане на товара m до горна позиция, по информация от датчика Pos. Дебитите на двете хидравлични машини 1 и 8 се изравняват и процесът „вдигане“ се преустановява, а хидравличното задвижване на подемния механизъм остава в „изходно“ (начално) положение.This is followed by a smooth acceleration of the adjustable primary electric machine 2, which works in motor mode and respectively of the pump/motor 1 in pump mode. The pressure in the hydraulic center C smoothly rises to the working pressure in the pressure line, the flow rates of the two hydraulic machines 1 and 8 are equalized and the non-return valve 17 in the suction line 18 "closes". The supply of working fluid begins from the hydraulic center C, through the 2/2 distributor 3 and the emergency valve 4 to the "inlet/outlet" of the hydraulic cylinder 5. The process of "raising the load m to the upper position" follows, according to information from the sensor Pos. The flow rates of the two hydraulic machines 1 and 8 are equalized and the "lifting" process is suspended, and the hydraulic drive of the lifting mechanism remains in the "initial" (initial) position.

Действието в режим „спускане” на товара надолу обаче, при този вариант за изпълнение на устройството е различно от предишното и протича в следната последователност: След като товарът m е позициониран в горно положение, при „нулево” налягане в центъра С (2/2 разпределителя 3 е „затворен”) се реверсират едновременно двете електрически машини 2 и 7, респективно и хидравличните помпи/мотори 1 и 8. В обратен порядък помпа/мотор 8 засмуква работна течност от резервоара 16, през обратния клапан 12, а обратният клапан 9 остава „затворен”. Дебитът на помпа/мотор 8 изцяло се „поглъща” от помпа/мотор 1, която сега работи в двигателен режим и задвижва обратимата и регулируема електрическа машина 2 в генераторен режим. Действието при „спускане” на товара m протича в следната последователност: Намаляват се леко оборотите на хидравличната помпа/мотор 1 до достигане на работно налягане в центъра С, при което първичната регулируема и обратима електрическа машина 2 от двигателен преминава в генераторен режим на работа. Следва „отваряне” на 2/2 разпределителя 3 и плавно увеличаване на оборотите на помпата/мотор 1, която сега работи в двигателен режим. Сумата на дебитите от хидравличния цилиндър 5, при движение „надолу” и този на помпата/мотор 8, преминава през хидравличната машина 1 (в двигателен режим) и работната течност се връща обратно в резервоара 16. Електрическата машина 7 остава да работи в двигателен режим, докато електрическата машина 1 в случая работи като генератор и връща (рекуперира) електрическа енергия в първичния източник. След достигане на „долна“ позиция на товара т, при осигурено „нулево” налягане в хидравличния център С, се реверсират отново и двете електрически машини 2 и 7, като по този начин се осигурява изходното „начално” положение за действие на устройството.However, the operation in the "lowering" mode of the load, in this version of the device, is different from the previous one and takes place in the following sequence: After the load m is positioned in the upper position, at "zero" pressure in the center C (2/2 the distributor 3 is "closed") the two electric machines 2 and 7, respectively, and the hydraulic pumps/motors 1 and 8 are reversed at the same time. In the opposite order, the pump/motor 8 sucks working fluid from the reservoir 16, through the non-return valve 12, and the non-return valve 9 remains "closed". The flow rate of pump/motor 8 is completely "absorbed" by pump/motor 1, which now operates in motor mode and drives the reversible and adjustable electric machine 2 in generator mode. The action when "lowering" the load m takes place in the following sequence: The revolutions of the hydraulic pump/motor 1 are slightly reduced until the working pressure in the center C is reached, at which the primary adjustable and reversible electric machine 2 switches from engine to generator mode of operation. This is followed by "opening" of the 2/2 distributor 3 and a smooth increase in the revolutions of the pump/motor 1, which is now operating in engine mode. The sum of the flow rates from the hydraulic cylinder 5, when moving "down" and that of the pump/motor 8, passes through the hydraulic machine 1 (in engine mode) and the working fluid is returned to the reservoir 16. The electric machine 7 remains in engine mode , while the electric machine 1 in this case works as a generator and returns (recovers) electrical energy to the primary source. After reaching the "lower" position of the load t, with a ensured "zero" pressure in the hydraulic center C, both electric machines 2 and 7 are reversed again, thus providing the initial "initial" position for the operation of the device.

Литература:Literature:

1. Minav, Т., Electric-drive-based control and electric energy regeneration in a hydraulic system, Thesis for the degree of Doctor of Science (Technology), Lappeenranta University of Technology, Lappeenranta, Finland, August, 2011, https://www.researchgate.net/publication/260952312_Electric-drivebased_control_and_electric_energy_regeneration_in_a_hydraulic_system1. Minav, T., Electric-drive-based control and electric energy regeneration in a hydraulic system, Thesis for the degree of Doctor of Science (Technology), Lappeenranta University of Technology, Lappeenranta, Finland, August, 2011, https:/ /www.researchgate.net/publication/260952312_Electric-drivebased_control_and_electric_energy_regeneration_in_a_hydraulic_system

2. Minav, T., L. Laurila, J. Pyrhonen, V. Vtorov, Direct pump control effects on the energy efficiency in an electro-hydraulic lifting system, International Review of Automatic Control (I.Re.A.Co), Vol. XX, η. X, Praise Worthy Prize S.r.L, January 2007, https://www.researchgate.net/publication/260950758_Direct_pump_control_eff ects_on_the_energy_efficiency_in_an_electro-hydraulic_lifting_system2. Minav, T., L. Laurila, J. Pyrhonen, V. Vtorov, Direct pump control effects on the energy efficiency in an electro-hydraulic lifting system, International Review of Automatic Control (I.Re.A.Co), Vol. XX, η. X, Praise Worthy Prize S.r.L, January 2007, https://www.researchgate.net/publication/260950758_Direct_pump_control_eff ects_on_the_energy_efficiency_in_an_electro-hydraulic_lifting_system

3. Minav., T., H. Hanninen, A. Sinkkonen, L. Laurila, J. Pyrhonen, Electric or Hydraulic Energy Recovery Systems in a Reach Truck - A Comparison, Strojniski vestnik - Journal of Mechanical Engineering, 60(2014)4, pp. 232-240, https://www.sv-jme.eu/?ns_articles_pdf=7ns_articles/files/ojs/l 581/public/l 581 8476- l-PB.pdf&id=31333. Minav., T., H. Hanninen, A. Sinkkonen, L. Laurila, J. Pyrhonen, Electric or Hydraulic Energy Recovery Systems in a Reach Truck - A Comparison, Strojniski vestnik - Journal of Mechanical Engineering, 60(2014) 4, pp. 232-240, https://www.sv-jme.eu/?ns_articles_pdf=7ns_articles/files/ojs/l 581/public/l 581 8476-l-PB.pdf&id=3133

4. Linde, The Catalogue, 2022, 142 pages, https://www.omgkr.it/sites/default/files/schede/catalogue%20Linde.pdf4. Linde, The Catalogue, 2022, 142 pages, https://www.omgkr.it/sites/default/files/schede/catalogue%20Linde.pdf

5. Linde, Logistics solutions that look to the future, Technology & Innovation, 2022, https://www.linde-mh.com/en/About-us/Innovations-from-Linde/5. Linde, Logistics solutions that look to the future, Technology & Innovation, 2022, https://www.linde-mh.com/en/About-us/Innovations-from-Linde/

6. Futahashi et al., US Patent, No. : US 7,770,696 B2. Aug. 10, 2010, https://www.freepatentsonline.com/7770696.html6. Futahashi et al., US Patent, No. : US 7,770,696 B2. August 10, 2010, https://www.freepatentsonline.com/7770696.html

7. Futahashi et al., US Patent, No. : US 7,770,697 B2. Aug. 10, 2010, https://www.freepatentsonline.com/7770697.html7. Futahashi et al., US Patent, No. : US 7,770,697 B2. August 10, 2010, https://www.freepatentsonline.com/7770697.html

8. Shan et al., US Patent, No. : US 10,359,063 B2. Jul. 23, 2019, https://www.ffeepatentsonline.com/10359063.html8. Shan et al., US Patent, No. : US 10,359,063 B2. July 23, 2019, https://www.ffeepatentsonline.com/10359063.html

Claims

1. A method for precise positioning of a lifting mechanism using an adjustable volumetric hydraulic drive operating in motor and regenerative mode, based on frequency regulation and reversal of the electro-pumping unit, respectively, and the volumetric flow rate to and from a single-acting hydraulic cylinder for "lifting" /lowering" of a load, in the "lowering" mode of the load, the potential energy is successively converted from mechanical to hydraulic and electrical at the "output" and returned back to the primary source of electrical energy, characterized by the fact that two electric -pumping units with frequency-regulated, non-reversible and reversible electric machines that drive volumetric non-regulated hydraulic machines, with pressure highways (pipelines) that connect in a common hydraulic center, with one hydraulic machine (main) mainly operating in pumping mode and the other in pump/motor mode, with fixed "lower-allowable" and "upper-maximum" limits of revolutions under load, while at the initial moment of adjustment the flow rate of the main pump is completely "absorbed" by the hydraulic pump/motor, and the "top-up" with working fluid is carried out from the tank, through a suction line and an isolating check valve, to the common hydraulic center, until the flow rates from the two hydraulic machines are equalized, the pressure in the common hydraulic center is "zero" and the electric machine that drives the hydraulic pump /motor works engine mode, and at the moment of equalization of the flow rates, of the two hydraulic machines working in parallel, the non-return valve in the suction pipeline "closes" and at the next smooth increase of the flow rate from the main pump, pressure load follows in the center and the reversible electric machine , which drives the pump/motor goes into a generator mode of operation by giving (returning) electricity to the primary source, while the main pump unit draws electricity from the source, in addition, the positive difference in the flow rates leads to an increase in the pressure in the hydraulic center, limited by the external load and from there through the check valve of the 2/2 distributor (in the initial position "closed") and the connecting pressure pipeline, the working fluid passes "freely" through an isolating emergency valve and enters the "input" of a single-acting (plunger) hydraulic cylinder, which, in turn, drives the lifting mechanism smoothly and smoothly, and in "lifting" mode, the regulation of the speed, acceleration and positioning of the load is carried out by frequency regulation of the revolutions of the main pump, respectively, and of the flow, so that the flow difference in the hydraulic center changes smoothly and smoothly from "zero" to "maximum" and vice versa, without changing the fixed "lower limit" with revolutions (under load) of the hydraulic pump/motor, at the same time the modes for "positioning" the load and for "lowering" down, are carried out in the "open" position of the 2/2 distributor, by smoothly changing the revolutions of the pump/motor, respectively of the driving electric machine, which now works in generator mode and returns (recovers) electricity to the primary source, at a fixed " "low limit" speed (under load) of the main pump, such that after reaching the lower "start" level (position) of the load, the speed of the pump/motor and its volumetric flow equalize that of the main pump, then the 2/2 distributor switches to the "closed" position and with a minimal reduction in main pump RPM relative to that of the pump/motor, an output "zero" pressure is re-established in the common hydraulic center and the volumetric hydraulic drive operates at "idle".

2. A method for accurate positioning of a lifting mechanism, according to claim 1, characterized in that the main electric pump unit includes a frequency-regulated, reversible and reversible electric machine with a "hard" mechanical characteristic, which drives a volumetric non-adjustable and reversible hydraulic pump/ motor, designated as "main" in the hydraulic system and, accordingly, it supplies a volume flow through the common hydraulic center to the pressure "inlet" of the second "supporting" electro-pump unit, which has a small power, limited by the maximum pressure in the system and the "lower limit" of permissible revolutions of the "main" pump/motor, under load, and the "support" pump unit includes in its composition a non-adjustable volumetric and reversible hydraulic pump/motor, which is driven by a non-adjustable, reversible and reversible electric machine, with a "solid "mechanical" characteristic and with a constant frequency of rotation (revolutions) of the shaft under load, as the modes for "lifting" and "positioning" of the load are carried out after a smooth supply of a positive flow difference from the hydraulic center, with a "closed" suction valve and line, through 2/2 hydraulic distributor in the "closed" position (with built-in check valve function) and emergency valve to the "input/outlet" of the hydraulic cylinder for the load, and then in the "lower" mode of the load, first 2/ 2, the distributor "closes" and isolates the pressure hydraulic line to and from the hydraulic cylinder, and the revolutions of the "main" hydraulic machine, which until now has been operating in pump mode, are slightly lowered and "zero" pressure is established in the hydraulic center, with an allowable "lower " limit low revolutions, after which follows a rapid and simultaneous reversal process of both electro-pump units, while the second hydraulic machine in the "support" pump unit, switches from engine to "pump" mode, sucks working fluid from the tank and through an additional suction line with a check valve supplies working fluid to the common hydraulic center, and the revolutions of the "main" hydraulic machine are slightly reduced so that a minimum positive flow difference is obtained in the center and the pressure is increased to the limited value by the load, then a function follows "open" on the 2/2 distributor and by adjusting the revolutions of the "main" hydraulic machine, which is now operating in motor mode, smoothly accelerates / decelerates the movement of the load in the "lowering" mode, moreover, in this mode, the "main" and adjustable an electric machine goes into generator mode and converts the potential energy of the elevated load into electrical energy, returning it back (recovering) to the primary source of electrical energy.

3. A method for precise positioning of a lifting mechanism, according to claims 1 and 2, characterized in that for the correct and effective implementation of the method, electronic sensors for the frequency of rotation (revolutions) of the shaft of hydraulic machines, pressure sensors are used of the working fluid included in control points of the common hydraulic center and "in/out" of the hydraulic cylinder, as well as sensors for the temperature of the working fluid in the tank and positioning of the load, the control/regulation of the entire working process is carried out by control devices , indirectly by an operator or fully automated, in the case of an automatic version of the method, in order to ensure normal and accident-free operating conditions of the hydraulic drive, the "engine" mode of operation of one of the two hydraulic machines is used, with a preference for the second ("support") hydraulic pump/motor in which the flow of working fluid from the "outlet" enters through a check valve in the discharge hydraulic line, with a discharge (fine) filter and a fluid cooler operating in sequence, and in addition, in this mode of operation, the discharge hydraulic line is isolated from the suction valve connected to it in parallel with a pipeline and the tank, through an additional non-return valve, with opposite action.

4. A device for precise positioning of a lifting mechanism using an adjustable volumetric hydraulic drive operating in motor and regenerative mode, which includes in its composition, according to Figure 1, an adjustable primary electric motor (2), with a "solid" mechanical characteristic, coupled with the shaft of a non-adjustable and non-reversible positive displacement pump (1), the hydraulic "output" of which, through a common hydraulic center (C), is connected in parallel with the "input/output" of a non-adjustable and non-reversible positive displacement hydraulic pump/motor (8), the shaft of which is mechanically connected to the shaft of an adjustable and reversible electric machine (7), with a "solid" mechanical characteristic, and to the pressure hydraulic line with the common hydraulic center (C), a check valve (14) with a suction pipeline (16) is connected in parallel and pressure safety valve (12) with drain pipe, to the tank (15), as the common hydraulic center (C), through a separate pressure line and connected in series to it, 2/2 hydraulic distributor (3) in the starting position "closed" ( with a built-in "return valve" function) and electromagnetic control, as well as an emergency valve (4) for isolating a damaged pipeline, is connected to the "input/output" of a single-acting hydraulic cylinder (5) for the load (w), while for ensuring control and management/regulation of the work processes in the hydraulic drive of the lifting mechanism are built-in sensors (Х) and (пз) for the frequency of rotation (revolutions) in the pump blocks, control points (6) and (18) with sensors (pi ) and (pg) for pressure, respectively, in the hydraulic center (C) and at the "inlet/outlet" of the hydraulic cylinder (5), temperature sensor (13) of the working fluid in the tank (15), and sensor (Pos) for displacement/positions of the cargo (t).

6. In a second alternative embodiment, a device for precise positioning of a lifting mechanism, according to claim 5, characterized in that, according to Figure 2, the two non-adjustable and reversible volume pumps/motor (1) and (8) have different working volumes, wherein the shaft of the first pump/motor (1) with a large displacement, referred to as the "main", is mechanically connected to the shaft of an adjustable, reversible and reversible electric machine (2), and the second pump/motor (8) with a small displacement, referred to as "support" is of a power corresponding to the maximum working pressure and the fixed "lower limit" of low revs under load for the "main" pump/motor (1), the shaft of the "support" pump/motor (8) is mechanically connected to the shaft of a non-adjustable, reversible and reversible electric machine (7) with a "rigid" mechanical characteristic, such as the hydraulic "output/input" of the "support" pump/motor (8) through check valves (9) and (12) with two-way action is connected by a suction line (14) directly to the tank (16) and by a series combination of filter (11), cooler (13) and discharge hydraulic line (10) back to the tank (16) to provide control and control/regulation of work processes in the hydraulic drive of the lifting mechanism are built-in sensors (Х) and (п ₂ ) for the frequency of rotation (revolutions) in the pump units, control points (6) and (18) with sensors (pi) and (p ₂ ) for pressure, respectively in the hydraulic center (C) and at the "inlet/outlet" of the hydraulic cylinder (5), temperature sensor (13) of the working fluid in the tank (15), and sensor (Pos) for displacement /positions, of the cargo (w).

7. A device for accurate positioning of a lifting mechanism, according to claims 5 and 6, characterized in that synchronous electric machines (2) and (7) are included as primary motors in the composition of the pump units.

8. A device for accurate positioning of a lifting mechanism, according to claims 5 and 6, characterized in that asynchronous electric machines (2) and (7) are included as primary motors in the composition of the pump units.

9. A device for accurate positioning of a lifting mechanism, according to claims 5 and 6, characterized in that DC electric machines (2) and (7) are included as primary motors in the composition of the pump units.

10. A device for accurate positioning of a lifting mechanism, according to claims 5 and 6, characterized in that brushless DC electric machines (2) and (7) are included as primary motors in the composition of the pump units.