CN105697474B - 用于做功机械的液压的设备和用于液压的设备的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种液压的设备,所述液压的设备具有用于挖掘机的旋转机构的第一液压机和用于挖掘机的悬臂的第二液压机。在旋转机构制动时和在悬臂降低时,通过相应的机构能够驱动飞轮以用于回收能量。在此如此设计所述设备,使得存储在飞轮内的能量能够用于悬臂且不能够用于旋转机构。

Description

用于做功机械的液压的设备和用于液压的设备的方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的、具有用于存储能量的飞轮的液压的设备。此外,本发明涉及用于对此类液压的设备进行能量回收的方法。
背景技术
从文献SU 1382920 A1中已知此类液压的设备。在此,设置有飞轮以用于存储能量。
在文献RU 2 237 135 C1中公开了带有飞轮的液压的设备的另一种实施方式。在此,液压马达能够被消耗器驱动,所述液压马达又驱动飞轮。利用飞轮能够驱动作为压力介质源的液压泵。
在已知的解决方法中缺点是,所述解决方法在设备技术方面的构造昂贵。
发明内容
与此相对应地,本发明的任务是提供克服了所提到的缺点的液压的设备。此外,本发明的任务是提供用于对此类液压的设备进行能量回收的简单的方法。
此任务在液压的设备方面根据权利要求1的特征来解决,且在方法方面根据权利要求14的特征来解决。
本发明的其他有利的改进方案是另外的从属权利要求的主题。
根据本发明设置了用于做功机械特别是用于挖掘机的液压的设备。此液压的设备具有第一液压消耗器和至少一个第二液压消耗器。为存储至少第一消耗器的回收的能量,特别是在第一消耗器制动时回收的能量,设置了飞轮或回转物质。所回收的且被飞轮存储的能量有利地仅用于至少一个第二消耗器且不用于第一消耗器。
此解决方法所具有的优点是:如此设计所述设备,使得所回收的能量不用于第一消耗器而用于第二消耗器,以此降低了设备技术方面的成本。
优选地,第一消耗器是用于挖掘机的旋转机构的液压机。能量能够例如简单地在旋转机构流体制动时被回收。第二消耗器优选地是用于挖掘机的悬臂的液压缸,以此实现了在降低时的能量回收。所回收的能量于是优选地再次用于升起悬臂。用于升起悬臂的能量花费通常大于用于使旋转机构旋转的能量花费,以此有利地从旋转机构所回收的能量被用于悬臂且不能够再次用于旋转机构,以此附加地如前面已经介绍过的那样,与现有技术相比降低了在设备技术方面的花费。
在本发明的另外的设计方案中设置了与飞轮机械连接的液压机,以此能够将所回收的能量通过液压机提供给飞轮,且能够提供来自飞轮的被再次使用的能量以用于驱动液压机。液压机因此优选地能够作为液压马达和作为液压泵来使用。在其他设计方案中,液压机能够枢转,以此例如能够调节用于第一消耗器和/或用于第二消耗器的制动压力。进一步有利的是液压机能够回转,以便按比例地调节输送量和吸收量。
有利地,第一和至少一个第二消耗器与飞轮如此有效连接,使得能够同时从第一消耗器和至少一个第二消耗器回收能量。例如为此,液压机能够由两个消耗器驱动。于是如此连接液压机与第一消耗器,使得所述液压机能够不将压力介质送回该第一消耗器。至少一个第二消耗器利用液压机通过飞轮能够被驱动以用于再次使用所述能量。
为使得在驱动液压机的同时能够通过消耗器实现压力均衡,从流体方面来看在第一消耗器和液压机之间布置有节流阀,且从流体方面来看在至少一个第二消耗器和液压机之间布置有另一节流阀。利用相应的节流阀特别是在回收能量时能够按比例地调节液压机和相应的消耗器之间的流动横截面。因此,对于第一消耗器而言在该第一消耗器和液压机之间布置节流阀时,能够将在挖掘机的顶梁制动时所产生的能量的吸收从打开的液压回路或旋转机构回路中通过节流阀(节流控制)引导给液压机,且通过飞轮或通过回转物质能量存储器进行中间存储。替代地,可考虑仅设置一个节流阀,以均衡消耗器的不同的压力水平。
在替代的实施方式中,液压机能够仅由用于回收能量的至少一个第二消耗器驱动,且所述第二消耗器又能够由液压机驱动。附加地,第二液压机与飞轮连接,所述第二液压机就能够由第一消耗器驱动。优选地,所述第二液压机就不能够驱动第一消耗器,以此所述第二液压机能够在设备技术方面简单地设计为液压马达。在挖掘机的顶梁制动时所产生的能量的吸收能够因此从打开的旋转机构回路中通过第二液压机来进行,所述第二液压机的输送量优选能够与顶梁的转速成比例地调节。通过布置两个液压机,在同时从旋转机构和从悬臂回收能量时或者说同时从第一消耗器和第二消耗器回收能量时不需要节流。此外,在悬臂升起时例如也实现了从旋转机构回收能量。
在本发明的另外的设计方案中,压力介质能够在出口侧被第二液压机送回到第一消耗器的低压侧上。为此可以设置止回阀。例如,第一消耗器的两个压力侧分别通过在朝向消耗器的方向上打开的止回阀与第二液压机的出口侧连接。
在设备技术上简单地能够将第二液压机如前面已经介绍过的那样地仅用作液压马达。此外,第二液压机在设备技术上简单地能够是定量机(Konstantmaschine)。替代地可考虑将该第二液压机设计为能够枢转的。
有利地,液压缸是差动缸,其压力室通过连接阀能够连接。因此,在回收液压缸内的能量时能够调节压力水平。利用连接阀例如能够持续地调节压力室之间的压力介质路径的流动横截面。液压缸有利地具有活塞,所述活塞将缸室与被活塞杆穿过的环形室分开。在悬臂降低时,活塞优选地沿缸室减小的方向运动,其中连接阀于是能够被打开,因此压力介质能够从缸室流向环形室,以此仅还有一个与活塞杆的横截面相当的面支承在活塞上,并且缸室内的压力因此而增大。能够根据缸室内的压力来调节压力室之间的压力介质连接,以便在不设置用于环形室的压力传感器的情况下又调节环形室内的压力。
优选地,用于压力测量的压力传感器布置在液压缸的缸室的一侧上。根据由压力传感器所确定的测量值且根据操纵元件(操作杆)的偏转能够确定液压缸的降低速度(节流控制)。此外,能够在此相应地调节与飞轮连接的液压机。
有利地,为了消耗器的压力介质供给设置了至少一个液压机形式的供给单元。优选如此操控供给单元,使得在向第二消耗器返回能量时至少一个供给单元的功率输出优选与所返回的能量有关,且优选地能够减小例如所返回的能量的大小。供给单元例如能够通过电驱动器或内燃机可驱动。优选地,设置了液压机形式的另一第二供给单元,所述第二供给单元设备技术上简单地与第一供给单元一起例如通过共同的驱动轴能够被驱动。此外,供给单元设备技术上简单地不能够回转。可考虑第一供给单元设置用于第二消耗器,且第二供给单元设置用于第一消耗器。在本发明的另外的设计方案中,供给单元或多个供给单元是液压泵,所述液压泵能够按比例地调节。
特别是在第二消耗器被供给以返回的能量期间,在一个供给单元或两个供给单元和第二消耗器之间的流动横截面能够是可减小的,例如通过一个节流元件或者通过多个节流元件可减小。因此,不仅在从飞轮返回能量时所述供给单元或多个供给单元在其功率输出方面能够减小,而且也能够减小流动横截面。
优选地,用于将能量返回的液压机配设有枢转角传感器和/或转速传感器,以确定液压机的实际输送量。此外,能够为供给单元设置转速传感器,或者为两个供给单元设置共同的转速传感器或者分别为两个供给单元设置一转速传感器。此外,能够为供给单元设置枢转角传感器,或者为两个供给单元分别设置一枢转角传感器。以此,也能够确定供给单元或多个供给单元的实际的输送量。
在本发明的另外的设计方案中能够设置机构,以便在回收能量时将第一和/或第二消耗器的压力介质的体积流量一部分用于驱动飞轮且另一部分特别地通过阀排放给所述箱。因此,在存储来自各消耗器的能够供使用的能量时,能够根据系统状态分配压力介质的体积流量,使得压力介质不仅能够输送给液压机,而且特别地能够通过控制箱输送给所述箱。
优选地,飞轮机械地通过传动机构与一个液压机或与两个液压机耦接,以此实现了一定的转速变换。如果设置两个用于能量回收的液压机,则优选地第二液压机通过贯通件(Durchtrieb)连接到第一液压机上,以此能够将液压机与飞轮在机械方面串联地连接。替代地,液压机也能够在机械方面并联地例如通过分动器与飞轮连接。
有利地,在第二液压机和第一消耗器之间布置阀块,以此在生效/激活时,压力较高的侧能够与第二液压机连接。
在根据本发明的用于能量回收的方法中,就根据前述方面中任一项所述的液压的设备而言,优选在制动时压力介质基本上不被节流地从一个或两个消耗器被输送给用作液压马达的液压机,其中打开相应的节流阀。替代地或附加地,在回送压力介质时所述压力介质能够基本上不节流地从用作液压泵的液压机流入到悬臂的液压缸内,这通过打开相应的阀或打开相应的多个阀来实现。悬臂的速度于是能够通过液压机的转速和/或通过液压机的枢转角来确定。
在悬臂降低时,用于液压缸的压力室的连接阀能够根据需要被完全打开或者部分地打开。
各消耗器的所要求的速度能够在没有直接的位置测量或速度测量的情况下根据驾驶员要求来确定,即由相应的操作元件的偏转的量来确定。
附图说明
在附图中示出了根据本发明的设备的多个实施例。现在根据这些图示中的图来详细解释本发明。
各图为:
图1示出了第一实施例的液压线路图,
图2示出了第二实施例的液压线路图,
图3a和图3b分别示出了第三和第四实施例的液压线路图,
图4示出了第五实施例的液压线路图,并且
图5示意性地示出了根据第六实施例的设备。
具体实施方式
图1示出了用于挖掘机的液压的设备1。该液压的设备具有第一消耗器2和第二消耗器4,所述第一消耗器具有用于挖掘机的旋转机构的液压机的形式,而所述第二消耗器具有用于挖掘机的悬臂的两个液压缸。为进行能量回收,两个消耗器2、4与液压机6流体连接,所述液压机通过传动机构8与飞轮10机械地耦接。一方面,通过液压机6能够驱动飞轮10,且另一方面,飞轮10能够驱动液压机6以将回收的能量再次用于第二消耗器4。为了消耗器2和4的压力介质供给,设置有两个供给单元12和14,所述供给单元设计为能够枢转的液压泵。所述供给单元通过共同的驱动轴能够由驱动单元16驱动。除消耗器2和4外,设置有两个分别具有液压缸的形式的另外的消耗器18和20。消耗器2、4、18和20通过阀块21与供给单元12、14连接。
第一消耗器2优选地使用在打开的液压回路中。消耗器2的液压机22具有第一压力侧24和第二压力侧26。所述压力侧24和26通过阀块21能够交替地与供给单元12、14中的一个连接或者与两个供给单元12、14连接或者与一箱28连接。第一压力侧24通过第一限压阀30能够与第二压力侧26连接。第二压力侧26则通过另外的第二限压阀32能够与第一压力侧24连接。为测量液压机22的转速设置有转速传感器34,利用所述转速传感器也能够检测旋转方向。附加地,第一压力侧24通过朝向压力侧24打开的止回阀36与阀块21连接,且第二压力侧26与朝向压力侧26打开的止回阀38连接。在第一消耗器2制动且因此旋转机构制动时,压力介质从第一压力侧通过第一止回阀40或者从第二压力侧26通过第二止回阀42被截取。相应的止回阀40和42在此沿着压力介质流动方向朝向液压机6打开。在止回阀40和42的流动下游设置有共同的节流阀44,利用所述节流阀能够持续调节止回阀40和42与液压机6之间的流动路径内的流动横截面。
节流阀44具有:入口连接部E,止回阀40和42连接到所述入口连接部上;且具有出口连接部A,所述出口连接部在入口侧与液压机6连接。节流阀44的流入侧的压力由压力传感器46测量。节流阀44的阀滑块在关闭位置的方向上能够通过阀弹簧的弹簧力来加载,且在打开位置的相反的方向上能够由促动器施加以操作力。促动器被电子控制单元(ECU)48操控。
第二消耗器4具有第一液压缸50和第二液压缸52。所述液压缸50和52流体并联地相互布置。各液压缸50、52都具有活塞54,所述活塞分别将缸室56与被活塞杆58穿过的环形室60分开。缸室56与环形室60通过连接阀62能够连接。该连接阀根据节流阀44来设计且具有:入口连接部E,所述入口连接部与缸室56连接;且具有出口连接部A,所述出口连接部与环形室60连接。连接阀62通过朝向连接阀62打开的止回阀66连接到缸室56和液压机6之间的压力介质流动路径64上。通过连接阀62能够特别在悬臂降低时且因此在缸室56缩小时将所述缸室节流地与环形室60连接,或者在需要时也将所述缸室不节流地与所述环形室连接,其中在节流时缸室56内的压力升高。因此,连接阀62优选地在悬臂降低时总是打开的。缸室56内的压力通过压力传感器68能够测量。此外,缸室56通过连接管道73且环形室60通过连接管道75与阀块21连接。
在压力介质流动路径64内布置有节流阀70,所述节流阀70根据节流阀44来设计。所述节流阀70具有:入口连接部E,所述入口连接部与缸室56连接;且具有出口连接部A,所述出口连接部与液压机6连接。连接阀62在节流阀70和缸室56之间分岔。不仅连接阀62而且节流阀70也能够通过ECU 48来控制。通过压力传感器72能够检测节流阀70的出口侧的压力。节流阀44和70的出口侧A相互连接且连接到液压机6的工作连接部X上。
液压机6除了工作连接部X外还具有与箱28连接的箱连接部T。液压机6能够作为液压泵和液压马达使用。所述液压机能够回转(durchschwenkbar),以此能够调节泵运行中的运输量和在马达运行中的排量。液压机6的工作连接部X此外通过止回阀77连接到箱28上,所述止回阀77在背离所述箱28的压力介质流动方向上打开。
供给单元12、14和液压机16的调节通过ECU 48进行。阀块21也通过ECU 48能够控制。此外,传感器46、68和72与ECU 48连接。附加地,设置有用于液压机6的转速传感器74和用于供给单元12、14的转速传感器76。此外,液压机6和供给单元12、14分别配设有枢转角传感器78、80或82。传感器74至82也与ECU 48连接。为控制消耗器2、4、18和20设置了具有操纵杆的形式的操作元件84,所述操作元件与ECU 48连接。
在旋转机构制动时,即在第一消耗器2制动时,节流阀44被打开。液压机6则作为液压马达被驱动。液压机6的枢转角在此被如此调节,使得能够从第一消耗器2且可能地也从悬臂即第二消耗器4接收总的体积流量。制动强度通过反压力来确定。液压机6而后又通过传动机构8驱动飞轮10。为了在悬臂降低时压力介质能够从第二消耗器4向液压机6流动,在此也将节流阀70打开。节流阀44和70的打开横截面在此如此选择,使得消耗器2和4在节流阀44和70的出口侧的压力水平被均衡。压力传感器68与至少一个操作元件84的偏转(节流控制)一起给出第二消耗器4应多快地降低。相应地调节液压机6。
为将压力介质回送到消耗器4的缸室56内,液压机6作为液压泵通过打开的阀70输送所述箱28的压力介质。在阀70完全打开时,悬臂的伸出速度通过液压机6的转速和枢转角确定。
根据图2,与图1不同地附加地设置了液压马达86形式的液压机。节流阀44则在出口侧不再与液压机6而是与液压马达86通过连接管道88连接。在其排量方面能够调节的液压马达86具有:入口连接部E,所述入口连接部与连接管道88连接;且具有出口连接部A,所述出口连接部与出口管道90连接。出口管道90通到止回阀36和38之间,以将压力介质输送给具有低压的压力侧24或26。液压马达86通过贯通件92连接到液压机6上。此外,出口管道88通过止回阀93连接到箱28上,其中止回阀在背离所述箱28的流动方向上打开。
液压马达86现在特别地在旋转机构制动时能够被驱动。而液压机6则被悬臂驱动且能够使该悬臂伸出。通过布置液压马达86能够在从旋转机构和从悬臂同时回收能量时在不通过节流阀44、74节流的情况下进行所述能量回收。在此可考虑省去节流阀44和/或节流阀70。
根据图3a与图2不同地设置了液压马达94以用于第一消耗器的能量回收,所述液压马达设计为定量液压马达。此外,在液压马达94和节流阀44之间设置有压力传感器96。
限压阀30和32在出口侧通过连接管道98连接在止回阀36和38之间。此外设置有供给泵100,所述供给泵能够将压力介质从箱28输送到出口管道90内。在供给泵100的出口侧该供给泵通过止回阀102与箱28连接,其中止回阀在背离所述箱28的压力介质流动方向上关闭。
根据图3b,与图3a不同地通过能够枢转的液压马达104来替换液压马达94。
在图4中,液压机6和液压马达104在机械方面并联地布置。为此,相应地设计传动机构8。而在图2至图3b的实施方式中用于回收能量的机器在机械方面串联布置。
根据图5示意性地图示了飞轮10,所述飞轮通过传动机构8与液压机6和液压马达94或104连接。在第一消耗器2和液压机94或104之间布置有第一阀块106,且在第二消耗器4和液压机6之间布置有第二阀块108。
公开了具有用于挖掘机的旋转机构的第一液压机和用于挖掘机的悬臂的第二液压机的液压的设备。在旋转机构制动时和在悬臂降低时,通过相应的机构能够驱动飞轮以用于回收能量。在此如此设计所述设备,使得存储在飞轮内的能量能够用于悬臂且不能够用于旋转机构。
附图标号清单:
1 设备
2 第一消耗器
4 第二消耗器
6 液压机
8 传动机构
10 飞轮
12 供给单元
14 供给单元
16 驱动单元
18 消耗器
20 消耗器
21 阀块
22 液压机
24 第一压力侧
26 第二压力侧
28 箱
30 限压阀
32 限压阀
34 转速传感器
36 止回阀
38 止回阀
40 止回阀
42 止回阀
44 节流阀
46 压力传感器
48 电子控制单元
50 第一液压缸
52 第二液压缸
54 活塞
56 缸室
58 活塞杆
60 环形室
62 连接阀
64 压力介质流动路径
66 止回阀
68 压力传感器
70 节流阀
72 压力传感器
73 连接管道
74 转速传感器
75 连接管道
76 转速传感器
77 止回阀
78 枢转角传感器
80 枢转角传感器
82 枢转角传感器
84 操作元件
86 液压马达
88 连接管道
90 出口管道
92 贯通件
93 止回阀
94 液压马达
96 压力传感器
98 连接管道
100 供给泵
102 止回阀
104 液压马达
106 第一阀块
108 第二阀块
E 入口连接部
A 出口连接部
X 工作连接部
T 箱连接部

Claims (14)

1.用于做功机械的液压的设备,所述液压的设备具有第一液压消耗器(2)和第二液压消耗器(4),其中设置了飞轮(10),利用所述飞轮能够储存至少第一液压消耗器(2)的回收的能量,其特征在于,如此设计所述设备,使得所回收的能量仅仅能够用于至少一个第二液压消耗器(4)且不能够用于所述第一液压消耗器(2);一第一液压机(6)与所述飞轮(10)连接,其中所述第二液压消耗器(4)由所述第一液压机(6)驱动;并且第一止回阀(40)和第二止回阀(42)布置在所述第一液压消耗器(2)和所述第一液压机(6)之间,允许压力介质仅仅从所述第一液压消耗器(2)流到所述第一液压机(6)。
2.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一液压消耗器(2)是用于挖掘机的旋转机构的第三液压机(22)。
3.根据权利要求2所述的设备,其中所述旋转机构的能量在制动时能够被回收。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备,其中所述第二液压消耗器(4)是用于挖掘机的悬臂的液压缸(50)。
5.根据权利要求4所述的设备,其中所回收的能量用于升起悬臂。
6.根据前述权利要求1至3中任一项所述的设备,所述第一液压机能够作为液压马达和作为液压泵使用,且用于回收和再利用所述能量。
7.根据权利要求6所述的设备,其中所述第一液压机(6)能够枢转。
8.根据前述权利要求1至3中任一项所述的设备,其中所述第一液压消耗器(2)和所述第二液压消耗器(4)与所述飞轮(10)如此有效连接,使得能够同时从所述第一液压消耗器(2)和所述第二液压消耗器(4)回收能量。
9.根据权利要求6所述的设备,其中所述第一液压机(6)能够仅仅由所述第二液压消耗器(4)驱动,并且其中第二液压机(86)与所述飞轮(10)连接,所述第二液压机能够仅仅由所述第一液压消耗器(2)驱动,或者其中,两个消耗器(2、4)与所述第一液压机(6)流体连接并且所述第一液压机能够由所述消耗器(2、4)驱动。
10.根据权利要求9所述的设备,其中从流体方面来看在所述第一液压消耗器(2)和所述第一液压机(6)之间布置有节流阀(44),并且/或者其中从流体方面来看在所述第二液压消耗器(4)和所述第一液压机(6)之间布置有节流阀,或者其中从流体方面来看在所述第一液压消耗器(2)和所述第二液压机(86)之间布置有节流阀(44),并且/或者其中从流体方面来看在所述第二液压消耗器(4)和所述第一液压机(6)之间布置有节流阀(70)。
11.根据权利要求4所述的设备,其中所述液压缸(50)是带有活塞(54)的差动缸,所述活塞将缸室(56)与环形室(60)分开,其中这些室通过连接阀(62)能够连接。
12.根据前述权利要求1至3中任一项所述的设备,其中为了对所述消耗器(2、4)供给压力介质设置有至少一个第四液压机形式的供给单元,其中在向所述第二液压消耗器(4)返回能量时根据所返回的能量减小至少一个供给单元(12)的功率输出。
13.根据权利要求10或11所述的设备,其中所述飞轮(10)能够由所述第一液压消耗器(2)和所述第二液压消耗器(4)通过共同的第一液压机(6)或者分别通过各自的液压机驱动以用于能量回收,其中,所述第一液压消耗器(2)是旋转机构并且所述第二液压消耗器(4)是悬臂,其中所述旋转机构和所述悬臂分别通过分配给它们的能够按比例地调节的节流阀(44、70)与所述共同的第一液压机(6)连接或者与所述旋转机构和所述悬臂各自的液压机连接,且其中与所述悬臂连接的第一液压机(6)能够枢转且能够作为液压马达和作为液压泵使用,且其中至少一个供给单元是液压泵,所述液压泵设置为用于所述旋转机构和所述悬臂的主压力源且通过阀块(21)和/或通过阀与所述旋转机构和所述悬臂连接,其中如此设计所述设备,使得所回收的能量被再利用以用于驱动所述悬臂且不用于驱动所述旋转机构。
14.用于在根据前述权利要求中任一项所述的液压的设备中回收能量的方法,其中在所述第一液压消耗器(2)制动时并且/或者在所述第二液压消耗器(4)降低时使压力介质基本上不被节流地从一个或两个消耗器(2、4)流向用作液压马达的第一液压机,并且/或者其中在能量再利用时使压力介质基本上不被节流地从用作液压泵的第一液压机(6)流入到所述第二液压消耗器(4)的液压缸(50)内,其中所述第二液压消耗器(4)的速度通过所述第一液压机(6)的转速和/或枢转角能够确定。
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