CN102561443A

CN102561443A - 工作装置

Info

Publication number: CN102561443A
Application number: CN2011103750491A
Authority: CN
Inventors: 汉斯-彼得·拉韦涅
Original assignee: Liebherr Hydraulikbagger GmbH
Current assignee: Liebherr Hydraulikbagger GmbH
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2012-07-11
Also published as: RU2011146557A; US20120301256A1; EP2455553B1; EP2455553A1; JP2012107496A; RU2576731C2; DE102010051665A1; US9127736B2; JP5813473B2

Abstract

本发明涉及一种工作装置，该工作装置具有能够经由至少一个工作驱动器移动的元件，其中，至少一个能量回收缸被设置用于从可移动元件的运动中回收能量并且具有填充有气体的室。在该方面，能量回收缸具有用于密封填充有气体的室的密封装置，其包括填充有油的环状空间。

Description

工作装置

技术领域

本发明涉及一种工作装置，该工作装置具有能够经由至少一个工作驱动器移动的元件，其中，至少一个能量回收缸设置用于从可移动元件的运动中回收能量并且具有填充有气体的室。根据本发明的工作装置特别是可移动工作装置，尤其是挖掘机或用于材料处理的机器。工作驱动器特别地包括液压工作缸。

在这种工作装置中的可移动元件降低时，能量回收缸的填充有气体的室被压缩，并且因此存储势能，目的是在可移动元件的向上运动时再输出该势能，以支承工作驱动器，特别是液压工作缸。

背景技术

从DE 10 2008 034 582 A1中已知一种工作装置，其中，能量回收缸的填充有气体的室由能量回收缸的填充有气体的基部侧和能量回收缸的中空活塞杆形成。

发明内容

本发明的目的是提供具有能量回收缸的工作装置，该能量回收缸具有填充有气体的室的改进的密封系统。

根据本发明通过根据权利要求1的工作装置实现该目的。本发明在该方面示出工作装置，尤其是可移动工作装置，尤其是挖掘机或用于材料处理的机器，该工作装置具有能够经由至少一个工作驱动器移动的元件，其中，至少一个能量回收缸设置用于从可移动元件的运动中回收能量并且具有填充有气体的室。工作装置特别地包括液压工作缸。根据本发明，在该方面，设置用于密封填充有气体的室的密封装置，其包括填充有油的环状空间。通过填充有油的环状空间设置的油垫提供对可能的气体扩散的附加障碍，其具有基本上改进的密封效果。

密封装置还有利地包括气体密封件。通过气体密封件和填充有油的环状空间的结合实现填充有气体的室的特别良好的密封。在该方面，气体密封件有利地布置在填充有油的环状空间和填充有气体的室之间。

以更有利的方式，密封装置还包括液压密封件。其防止液压油从填充有油的环状空间溢出。液压密封件在该方面相对于填充有气体的室有利地布置在填充有油的环状空间之后。液压密封件因此特别地布置在填充有油的环状空间和外部空间之间。液压密封件在该方面可包括一个或更多个密封装置，尤其是密封环。

以更有利的方式，连通通路设置在填充有油的环状空间和填充有气体的室之间。由于在能量回收缸的操作中不能防止气体移动到填充有油的环状空间内，所以根据本发明连通通路提供压力平衡并且允许气体从环状空间逸出。

在该方面，止回阀有利地设置在连通通路中并且与填充有油的环状空间向填充有气体的室的打开方向对齐。气体可因此从填充有油的环状空间逸出到填充有气体的室内，而同时防止气体经由连通通路被压出离开填充有气体的室到环状空间内。由此可以防止油被压出离开环状空间。

以更有利的方式，填充有油的环状空间在一侧具有泄放点。气体可经由该泄放点从环状空间有利地逸出。

在该方面，泄放点有利地布置在环状空间的最高位置处。泄放点因此布置在气体收集的位置处。在该方面，能量回收缸布置在工作装置处，使得其纵向轴线倾斜地或水平地布置在工作装置处；有利地，使得纵向轴线倾斜地或水平地布置在每个工作位置上。泄放点则有利地从环状空间在径向方向上向上延伸。

以上描述的连通通路在该方面有利地使环状空间的泄放点连接于填充有气体的室。

以更有利的方式规定：填充有油的环状空间用于能量回收缸的润滑。其在该方面特别地起到用于润滑密封件、刮削器以及导向带的储油器的作用。

根据本发明的能量回收缸可因此在不连接于液压系统的情况下操作。

本发明的能量回收缸可特别地设计为仅具有一个压力空间的单侧缸。该一个压力空间则填充有气体。润滑则经由填充有油的环状空间进行而无需第二缸空间到液压系统的连接。但是，如果需要，填充有气体的缸的基部侧可连接于液压系统。

以更有利的方式，能量回收缸在基部侧填充有气体，其中，密封装置布置在活塞杆和缸套之间。

以更有利的方式，密封装置在该方面布置在缸套处。密封装置在该方面特别地布置在缸套的在其内侧的端部处。在该方面，填充有油的环状空间特别地布置在缸套处或缸套中。此外，用于气体密封件和/或用于液压密封件的环状空间有利地设置在缸套中。

本发明可特别地使用在能量回收缸中，该能量回收缸的活塞杆被制造成中空的。

未密封的用于在缸套中引导活塞的引导元件根据本发明有利地设置在活塞杆的活塞处。在活塞杆的外表面和缸套的内表面之间的薄的环状空间由此与填充有气体的基部侧流体连通并且因此允许压力平衡。

连通通路在该方面有利地使在活塞杆的外表面和缸套的内表面之间的填充有气体的环状空间连接于填充有油的环状空间。

除了根据本发明的工作装置之外，本发明还包括用于如上所述的工作装置的能量回收缸。根据本发明的能量回收缸在该方面特别地具有填充有气体的室，其中，设置用于密封填充有气体的室的密封装置，其包括填充有油的环状空间。

以有利的方式，能量回收缸在该方面设计为如上面较详细地介绍的一样。

现在将再次简短地描述本发明的使用的特别优选的可行性。

根据本发明的工作装置特别是可移动工作装置，尤其是挖掘机或用于材料处理的机器。

其具有能够经由至少一个工作驱动器移动的元件，其中，至少一个能量回收缸设置用于从可移动元件的运动中回收能量。液压工作缸有利地用作工作驱动器。

在该方面，能量回收缸利用填充有气体的室本身用于从可移动元件的运动中回收能量的能量存储器。由能量回收缸的基部侧形成的空间在该方面有利地填充有加压气体，该加压气体在活塞杆朝向基部运动时被压缩。在该过程中存储的能量则在活塞杆的向上运动时再次可利用，以支承工作液压缸。以更有利的方式，能量回收缸的活塞杆是中空的并且朝向基部侧开放，使得活塞杆的内部形成填充有气体的室的一部分。

根据本发明的工作装置的可移动元件有利地枢转地连接于能够绕着旋转竖直轴线枢转的工作装置，并且能够经由一个工作驱动器或若干工作驱动器在竖直枢转平面中枢转。可移动元件在该方面特别是挖掘机的臂或用于材料处理的机器的动臂。更有利地，移动工作装置在该方面具有带有行走装置的底架和绕着其上的旋转竖直轴线可转动地布置的上部结构，可移动元件枢转地连接于该上部结构。

在该方面，例如铲斗或夹具的一件工作设备可布置在可移动元件处。在可移动元件降低时，可移动元件和该件工作设备的势能经由能量回收缸存储，目的是在可移动元件向上运动时再至少部分地补偿设备重量。因此只需经由工作驱动器施加较少的能量来向上移动可移动元件。由于需要较小的安装的发动机功率，所以由此改进了工作装置的能量平衡，并且降低了燃油消耗。

根据本发明的能量回收缸在该方面类似于一个工作液压缸或若干工作液压缸一样有利地布置在工作装置的上部结构和可移动元件之间。能量回收缸因此在可移动元件运动时与工作液压缸一起同时地移动。

附图说明

现在将参照实施方式和附图更详细地描述本发明。

在附图示出如下：

图1是根据本发明的工作装置的实施方式，其具有两个工作液压缸和一个能量回收缸；

图2a是根据本发明的能量回收缸的第一变型的示意图；

图2b是根据本发明的能量回收缸的第二变型的示意图；

图3是根据本发明的密封装置的第一实施方式；以及

图4是根据本发明的密封装置的第二实施方式。

具体实施方式

现在将总体上参照图1和2开始描述具有本发明可用于其中的能量回收缸的工作装置的实施方式。

在该方面，工作装置包括可移动元件2，可移动元件2经由水平延伸枢转轴5枢转地连接于工作装置的焊接构造4。工作装置在该方面是液压挖掘机，其中，可移动元件2是枢转地连接于挖掘机的上部结构的挖掘机臂。上部结构本身在该方面能够绕着旋转竖直轴线可转动地连接于具有底盘的底架。

为了使可移动元件2移动，在该方面，设置两个工作液压缸1，它们经由对应的枢转连接点枢转地连接于可移动元件2以及上部结构的焊接构造4。此外，提供根据本发明的能量回收液压缸3的实施方式，类似于工作液压缸1一样，能量回收缸3布置在可移动元件2和工作装置的上部结构4之间，并且用于从可移动元件的运动中回收能量。在该方面，能量回收缸3布置在两个工作液压缸1之间。

在该方面，例如挖掘机铲斗的工作工具布置在可移动元件2处，在该情况下，在挖掘机动臂处。在可移动元件2降低时，可移动元件以及工作工具的势能现在应被回收和存储，以在可移动元件向上运动时至少部分地补偿静力，否则该静力由于可移动元件和工作工具的重量将施加在工作液压缸上，因此只需借助于工作液压缸1供应较少的能量。为该目的，根据本发明的液压缸有利地具有填充有气体的室。在可移动元件降低时，能量回收缸的填充有气体的室中的气体被压缩，而其在可移动元件升高时膨胀并且在膨胀过程中支承工作液压缸1。为该目的，根据本发明的能量回收缸在基部侧填充有气体并且还具有朝向基部侧开放的中空活塞杆。

现在，在图2a和2b中示出能量回收缸3的两个变型的示意图。在该方面，两个实施方式都具有缸10，活塞杆11轴向地可移位地安装在缸中。在该方面，活塞杆11具有中空圆筒形状，使得中空空间13形成在活塞杆11的内部并且朝向缸的基部侧12开放。在该方面，能量回收缸3的基部侧12和活塞杆11的内部中的中空空间13形成填充有加压气体的连接室。在活塞杆11在缸10中运动时，基部侧12的大小改变，使得填充有气体的容积在活塞杆11被完全推入的情况下基本上对应于中空活塞杆的内部的中空空间13，但是与此形成对比，填充有气体的容积在活塞杆被完全推出的情况下对应于该中空空间13的容积加上缸10的容积。

在该方面，能量回收液压缸具有在底部侧处的支承凸耳15和在活塞杆侧处的支承凸耳16，该能量回收缸利用支承凸耳15和支承凸耳16枢转地连接于工作设备件和移动元件。在该方面，能量回收缸枢转地连接在可移动元件和工作装置之间，使得活塞杆11通过可移动元件和工作工具的重量朝向能量回收缸的基部向下移动，从而压缩气体容积。在该方面，由于根据本发明的具有中空活塞杆11的能量回收缸的实施方式，因此在收缩缸的情况下也呈现充足的气体容积，以在工作工具降低时使浅压能够增大。相反地，在可移动元件的向上运动时，部分重量置于能量回收缸中的气体容积上，使得工作液压缸不再必须施加全部的静载荷。

根据本发明的能量回收缸具有用于对室填充气体的填充阀17和用于限制气体压力的压力释放阀18。在图2a中的第一实施方式中，在该方面，填充阀17和压力释放阀18布置在基部侧处。在图2b中示出的第二实施方式中，与此相反，填充阀17和压力释放阀18布置在活塞杆侧处。

图2a和2b中示出的能量回收缸是单侧液压缸，其中，单独地填充有气体室12被提供作为压力室，并且活塞杆11经由密封装置25支承在缸套10的端部处。然而，基部侧可以具有连接器，其可以经由该连接器连接于工作装置的液压系统。

如图2b中所示，可以通过油至能量回收缸的供应或油从能量回收缸的引导改变能量回收缸中的气体容积。为此，在图2b的第二实施方式中设置连接器20，用于供应油，能量回收缸的基部空间可经由连接器20连接于工作装置的液压系统。

在图3和4中，现在示出根据本发明的密封装置的两个实施方式，它们可使用在例如以上示出的能量回收缸中。在该方面，在每种情况下，密封装置用于密封填充有气体的室并且具有填充有油的环状空间30。在该方面，相应的气体密封件31设置在填充有油的环状空间30和填充有气体的室12之间。在填充有油的环状空间30的另一侧，与此相反，设置可包括一个或更多个密封区域的液压密封组件32。

在该方面，在每种情况下，填充有油的环状空间30具有泄放点36，收集在环状空间30中的气体可以通过泄放点36逸出。在该方面，泄放点36经由连通通路34连接于填充有气体的室12。在该方面，止回阀35布置在该连通通路34中。其防止气体经由连接线路34受压离开填充有气体的室12到环状空间36内，并且因此将液压流体挤压离开环状空间。相反地，气体可流动离开环状空间36到填充有气体的室12内。因此，连接线路提供在环状空间和填充有气体的室之间的压力平衡。

根据本发明的密封装置25在该方面在两个实施方式中布置在缸套10的端部处。在该方面，填充有气体并且形成填充有气体的室12的一部分的环状空间在缸套的内部中存在于缸杆11的外表面和缸套的内表面之间，在密封装置25后面。在该方面，填充有气体的该环状空间有利地与基部侧或活塞杆的中空内部连通。

在该方面，连通通路34有利地布置成使得其将填充有油的环状空间30连接于在活塞杆的外表面和缸套的内表面之间的填充有气体的环状空间。

在图3中示出的实施方式中，填充有油的环状空间30布置在缸套10的内侧。气体密封件和液压密封组件同样地布置在此处。它们在该方面特别地形成缸套10中的凹槽。缸套的包含密封装置的区域在该方面可与剩余的缸套一起制成一件。可替代地，密封装置还可以是放置在缸套上的缸套的部件。

具有止回阀35的连通通路在该方面通过阀块形成在图3中示出的实施方式中，阀块向外地放置到缸套10上，并且在一侧连接于泄放点36，在另一侧连接于填充有气体的室12。其通过穿过缸套的孔发生。

在图4中示出的实施方式中，相反地，设置环状元件33，其布置在缸套10的端部处并且利用其内表面形成到缸套的内表面的突出台阶。用于填充有油的环状空间30、气体密封件31以及液压密封件32的室布置在该内表面处。用于泄放点36、连通通路34以及布置在其中的止回阀35的通路还设置在环状元件33中。在该方面，泄放通路平行于缸轴线延伸穿过在活塞杆的外表面和缸套10的内表面之间的环状空间中的台阶。

在该方面，能量回收缸布置在工作装置处使得其倾斜地或水平地排列，并且泄放点36布置成使得其位于环状空间30的最高点处。在该方面，泄放点在径向方向上延伸离开环状空间。因此，气体收集在泄放点36处并且可逸出。

因此，除了安装的密封元件之外，在密封组件和气体室之间的根据本发明的油垫形成对可能的气体扩散的屏障。

然而，在操作中不能防止气体移动到填充有油的环状空间中。因此，阀块安装在填充有油的环状空间和气体室之间。其布置在气体收集的点处。具有安装的止回阀的阀块总是用于使室(油/气体)保持处于压力平衡。通过止回阀防止油被压到气体空间内及油室变空。

因为储油器起到用于密封件、刮削器以及导向带的润滑的作用，所以在该方面，根据本发明的能量回收缸可在没有液压油的情况下操作。

Claims

1.一种工作装置，尤其是挖掘机或用于材料处理的机器，所述工作装置具有能够经由至少一个工作驱动器移动的可移动元件，其中，至少一个能量回收缸被设置用于从所述可移动元件的运动中回收能量，所述能量回收缸具有填充有气体的室，

其特征在于，

设置用于密封所述填充有气体的室的密封装置，所述密封装置包括填充有油的环状空间。

2.根据权利要求1所述的工作装置，其中，所述密封装置还包括气体密封件，所述气体密封件有利地布置在所述填充有油的环状空间和所述填充有气体的室之间。

3.根据权利要求1或2所述的工作装置，其中，所述密封装置还包括液压密封件，所述液压密封件相对于所述填充有气体的室有利地布置在所述填充有油的环状空间之后。

4.根据前述权利要求中的一项所述的工作装置，其中，在所述填充有油的环状空间和所述填充有气体的室之间设置有连通通路。

5.根据权利要求4所述的工作装置，其中，止回阀设置在所述连通通路中并且与所述填充有油的环状空间朝向所述填充有气体的室的打开方向对齐。

6.根据前述权利要求中的一项所述的工作装置，其中，所述填充有油的环状空间在一侧上具有泄放点，其中，所述泄放点有利地布置在所述环状空间的最高位置处。

7.根据权利要求4和6所述的工作装置，其中，所述连通通路将所述泄放点连接于所述填充有气体的室。

8.根据前述权利要求中的一项所述的工作装置，其中，所述填充有油的环状空间用于所述能量回收缸的润滑，和/或，所述能量回收缸是具有仅一个压力空间的单侧缸。

9.根据前述权利要求中的一项所述的工作装置，其中，所述能量回收缸在基部侧处填充有气体，并且所述密封装置设置在所述活塞杆和所述缸套之间，其中，所述密封装置有利地布置在所述缸套处，和/或，所述活塞杆被制成中空的。

10.一种用于根据前述权利要求中的一项的工作装置的能量回收缸。